В експерименті пристрій безперервно літав протягом години, але інженери заявляють, що це не межа. Розробка описана в журналі Nature.
Китайські інженери розробили CouloumbFly – мініатюрний гвинтокрилий апарат розміром з долоню, якому для польоту не потрібно нічого, крім сонячного світла. Хоча пристрій все ще перебуває на ранніх стадіях розробки, у майбутньому його можна буде використовувати для постійного спостереження на промислових об’єктах, зв’язку та пошуково-рятувальних операцій.
Наявні крихітні БПЛА, що використовують сонячну енергію, залишаються в повітрі не більше ніж півгодини. Це пов’язано з тим, що вони працюють від електромагнітних двигунів, які використовують електрику від сонячної панелі. Що менший дрон, то менша площа поверхні сонячної панелі та ефективність пристрою.
CouloumbFly
Китайські інженери розробили пристрій вагою 4,2 г з ротором діаметром 20 см, який працює від електростатичного двигуна. Він складається з кола електродних пластин навколо циліндра, що обертається, покритого 64 тонкими вертикальними виступами. Під час обертання краї пластин зачіпають рейки ротора.
Заряджена лопать ротора піддається впливу електростатичної сили в електричному полі і рухається до наступної електродної пластини. Коли лопать ротора проходить через неї, відбувається обмін зарядами, і полярність лопаті ротора і напрямок електростатичного поля змінюються одночасно, що гарантує, що крутний момент на всьому роторі залишається постійним для безперервного обертання електростатичного двигуна, пояснюють розробники.
Пристрій дрона з електростатичним двигуном. Зображення: Wei Shen et al., Nature
Щоб мінімізувати вагу пристрою, крім ротора і електростатичного двигуна, в ньому більше майже нічого немає. В основі дрона знаходяться дві тонкі сонячні панелі, кожна розміром 4 см. Під впливом сонячного світла вони генерують близько 4,5 В. Напруга подається через 12-ступінчастий помножувач і трансформатор на статор.
Під час експерименту готовий пристрій безперервно літав протягом години і опустився тільки через відмову одного з компонентів. Подальші експерименти показують, що двигун може стабільно працювати і після години безперервної роботи.
У подальших експериментах дослідники планують опрацювати систему управління і корисне навантаження для такого дрона. Це дасть змогу перейти до практичного застосування пристрою. Одне з них – використання датчиків, які збиратимуть і передаватимуть різні дані під час безперервного моніторингу. Щоправда, для цього знадобиться комбінація сонячного світла і батареї, що перезаряджається, для роботи вночі.