20cm 翼展、4.21g 重的飞行器竟能靠自然光起飞

摘要： 20cm 翼展、4.21g 重的飞行器竟能靠自然光起飞这款太阳能动力微型无人机续航能力如何？看到图片，可能很多网友都觉得这款太阳能动力微型无人机不够美观，载重也很小，对此，漆明净解...

嘉宾简介：齐明镜，北京航空航天大学能源与动力工程学院教授、博士生导师，北京航空航天大学教务处副处长，美国加州大学圣地亚哥分校博士后，长期从事微小型机器人推进与控制方面的研究。

关键点：

1、翼展20厘米，重量4.21克，体积是目前世界上最小、最轻太阳能飞机的1/10，重量是1/600。

2、该飞行器主要由静电发动机和超轻型高压电源组成，是微型飞行器首次在纯自然光动力下实现起飞和持续飞行。

3、《未来的磁学》这篇文章，并不是说制造技术一定要达到一定的水平，而是要提供方向和思路上的指导，能够告诉大家未来应该怎么做。

4、该太阳能微型无人机效率高、功耗低、飞行时间长，能量转换效率是传统电磁电机的10倍以上。

5、飞行器可完全利用太阳能供电，未来该类太阳能微型无人机在低空经济领域有着广阔的前景。

搜狐科技出品

作者：周金桐

众所周知，微型飞行器体积小、重量轻、机动性强，可在狭小空间内完成摄影、探测、运输等任务，在国民经济中有着广阔的应用前景。

但是微型无人机到底能有多轻呢？

例如，一张A4纸的重量只有4.36克，但北京航空航天大学科研团队成功研制出一款太阳能微型无人机2023年管家婆精准一肖，重量达4.21克20cm 翼展、4.21g 重的飞行器竟能靠自然光起飞，比一张A4纸还轻。

不仅如此，这架手掌大小的无人机仅靠两块微型太阳能电池板就能供电，实现纯自然光驱动的持续飞行。

据悉，相关成果已发表在《中国科学院学报》期刊上，北航能源与动力工程学院博士生沈炜、彭金哲为共同第一作者，齐明镜教授、闫小军教授为通讯作者。

这款太阳能驱动的微型无人机续航能力如何？如何飞行？研究意义何在？应用场景有哪些？带着这些问题，搜狐科技采访了该文章的通讯作者、北京航空航天大学能源与动力工程学院齐明镜教授。

尺寸是世界最小太阳能飞机的十分之一，重量是最轻太阳能飞机的六百分之一。

齐明镜介绍，这款太阳能微型无人机被命名为“库仑”，（库仑）是电荷的单位，是一架概念验证飞机，翼展20厘米，重量仅为4.21克，其体积和重量分别是目前世界上最小、最轻太阳能飞机的1/10和1/600。

“上面是像竹蜻蜓一样的螺旋桨，下面是像走马灯一样的电动机，还包括太阳能电池板、升压电路等。”齐明镜介绍。

据了解，这款飞行器主要由静电发动机和超轻型高压电源组成，具有功耗低（0.568瓦）、升力大（30.7克/瓦）等优点，是微型飞行器首次在纯自然光动力下实现起飞和持续飞行。

静电飞机图片来自北航新闻网

看到图片，不少网友或许会觉得，这款太阳能微型无人机不够美观，载重量也小。对此，齐明镜解释，《地球与星球》这篇文章，并不是说要有很高的制造技术水平，但要有方向和思路上的指导，告诉大家以后要怎么做。

所以，只要有足够底层创新，理论上的闭环是可以实现的，哪怕最基础的优化不够完善，也能达到非常好的效果，足以做出一款视觉冲击力非常强的产品。而且，齐明镜和他的团队将效率、功耗、飞行时间等性能提升了8-10倍。

手掌大小的无人机如何实现低转速、低发热、高效率的飞行？

目前很多微型飞机都存在弊端，重量在10克以下的微型飞机，飞行时间一般不超过10分钟，更小的飞机甚至只有几秒钟，而这款微型无人机，却可以在纯自然光的驱动下起飞并持续飞行。

此外，微型飞行器大多采用传统电磁电动机作为发动机的驱动部件，电磁电动机小型化后转速高、发热量大，能量转换效率急剧下降，若以易于供电的自然界阳光作为能源，受限于太阳能电池面积，难以满足飞行要求。

因此，为了解决上述问题，齐明镜团队提出了一种全新的静电驱动方案澳门一肖一码精准100王中王，研制出体积小、转速低、发热量高的微型静电电机，搭配超轻型高压电源，以极低功耗维持高升力输出。

静电电动机的结构设计及效率特性来自北航新闻网

据齐明镜介绍，与传统电机相比，这种静电电机电压高、电流小，依靠定子与转子之间的库仑力持续旋转，结构简单，不需要绕组。

“普通传统电机像红太阳一样，会产生很大的热量，而我们的太阳能微型无人机根本不产生任何热量，效率高、功耗低、使用寿命长。它的能量转换效率是传统电磁电机的10倍以上，产生同样升力所需的功耗仅为电磁电机的十分之一。”齐明镜说。

因此，就不难理解为何如此小的太阳能电池也能提供这种微型飞机飞行所需的动力了。

不过，这种静电马达虽然效率高、功耗低，但驱动它仍需要千伏级的高压电流，而传统高压电源体积过大、重量过重，不方便携带。针对这一问题，齐明镜及其团队还研发了千伏级超轻量高压电源，让高压电源可以轻松进入微型空间。

颠覆性突破，未来低空经济领域应用前景广阔

说到这里肯定有很多网友好奇，如果太阳能不足的话，那这款太阳能微型无人机不是就没用了吗？

齐明镜也解释道：“我们的核心是驱动装置本身的功耗非常低，我们不加电池，是为了不让人以为它是用电池飞行。如果太阳能不足，我们只要加电池就可以了，非常容易解决问题。而且它的功耗是传统电机的1/10，续航能力会比传统方案好很多。”

谈及此项研究的意义，齐明镜表示，很多文章把此项研究定义为“颠覆性的突破”。

“其实这更像是颠覆了大家的观念澳门天天开彩好正版挂牌，很多人觉得太阳能能量低、成本高，但我们展示的这架飞机完全可以用太阳能供电，他们之所以觉得能量不足，是因为平时浪费太多了。”齐明镜说。

据了解，此前该领域的最高水平成果是2019年哈佛大学在《自然》上发表的飞行器，但这款飞行器仍需要借助人工光源（三倍阳光）来实现持续飞行，而这种三倍光源是只有在实验室里才具备的条件。

在谈及未来的研究方向时，齐明静表示：“目前还不够完善，网友们吐槽的那些点，都是我们未来需要逐一解决的问题。文章发表后，我们听到了来自各领域的意见和建议，包括未来的改进方向和应用思路，也给了我们后续研发很大的启发。”

对于应用前景，齐明敬表示，该型太阳能微型无人机未来在低空经济领域有着广阔的前景，当然也可以用于狭窄空间探索、搜救活动等特殊任务。