飞行时间有限是限制微型飞行器（MAVs）广泛应用的一个重要障碍，尤其是对于重量不到10克的超轻型MAVs，通常它们的飞行续航时间不超过10分钟。
太阳能是提高超轻型MAVs续航能力的潜在替代方案，但由于飞行器的有效载荷能力有限，以及传统推进系统的升力-功率效率较低，以前的研究尚未实现完全由自然阳光驱动的MAVs的无限制持续飞行。
2024年7月17日，北京航空航天大学闫晓军教授和漆明净副教授在国际顶级期刊Nature发表题为《Sunlight-powered sustained flight of an ultralight micro aerial vehicle》的研究论文。
为了应对这些挑战，研究团队推出了CoulombFly，一种由静电驱动推进系统组成的静电飞行器。
集成飞行器及其由阳光驱动的持续飞行操作。
其升力-功率效率高达30.7 g W−1，以及一个超轻型千伏电力系统，其功耗低至0.568 W，以实现在自然阳光条件下（920 W m−2）的MAVs的太阳能持续飞行。
该飞行器的总重量仅为4.21克，是现有最轻的太阳能飞行器的1/600。
飞行器的尺寸比较和小型化
通过系统级设计探索，研究人员集成了静电驱动推进系统、超轻HVPC和高功率密度太阳能电池，让阳光驱动4.21克超轻飞行器持续飞行。
当前系统在 8.5kV 电压下测得的最大升力为 5.8g，额外有效负载能力约为 1.59g，可携带额外的轻型执行器、传感器和控制电子设备，以实现未来的自主操作。
这次由阳光驱动的持续飞行演示是开发长飞行时间微型飞行器的一个重要里程碑。利用静电驱动推进系统进行飞行是微型飞行器和纳米飞行器中一种创新且有效的方法，为飞行器设计提供了另一种选择。该系统可以大幅提高微型飞行器的续航能力，从而扩大其未来的潜在应用，例如远距离、长时间的空中侦察。
该研究获得Nature/Science顶级期刊的同时封面推荐！
文献信息：Shen, W., Peng, J., Ma, R. et al. Sunlight-powered sustained flight of an ultralight micro aerial vehicle. Nature 631, 537–543 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07609-4
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