续航能力关乎无人机的“生命力”，太阳能供能是实现无人机长时续航的重要路径之一。北京航空航天大学科研团队利用自主开发的新型静电电机，成功研制出仅重4.21克的太阳能动力微型无人机外包美工，实现纯自然光供能下的持续飞行。相关成果7月18日在国际学术期刊《自然》发表。
图为北航科研团队研发的太阳能动力微型无人机外包美工。（新华社发）
太阳能驱动大型无人机飞行已不是新鲜事，然而如何借太阳能驱动微型无人机一直是业界难题。当前无人机通常采用传统的电磁电机作为发动机部件，尽管目前太阳能电板转化率偏低，但大型无人机可装载大面积太阳能电板，以提供足够动能；于微型无人机而言，电磁电机在微型化后转速上升、发热增高，能量转化率急剧下降，同时由于机身无法承受大面积太阳能电板负重，导致其无法飞行。
走进北航能源与动力工程学院实验室外包美工，记者看到，这款微型无人机翼展约20厘米，底部装有两片仅不到半个巴掌大小的普通太阳能电池片。它如何实现飞行？
“关键是动力系统。”北航能源与动力工程学院教授漆明净说，首要考虑让动力系统减少热量损耗，使太阳能电池片产生的电能高效转化为动能。团队创新性提出一种新型静电驱动方案，在线全职美工研制出转速低、发热少、效率高的微型静电电机，实现微型飞行器在纯自然光供能下的起飞和持续飞行。
北航科研团队研发的太阳能动力微型无人机飞行动图。（新华社发）
漆明净介绍，静电电机之所以能减少发热，是因为静电具有高电压、低电流的特性，电流越小，发热越少。“跟冬天穿衣服时的静电原理一致。衣服上静电的电压能达到上千伏甚至上万伏，但由于电荷少、电流小，产生的电功率小，对人体几乎无影响。”他说，团队专门研制出仅重1.13克的超轻质高压电能变换器，将太阳能电池片产生的电压从4.5伏左右提高至9000伏，打造出静电系统。
“太阳能微型无人机可实现长航时飞行外包美工，未来进一步开发后，有望在应急救援、狭窄空间检测等场景中应用。”北航能源与动力工程学院教授闫晓军说。
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