超轻型静电垂直起降无人机可在阳光下无限飞行

这种非凡的微型旋翼机重量轻、效率高，仅靠阳光就能提升自身质量。整个旋翼机的重量约为四个回形针，如果有阳光，它可以飞行一整天。

中国北京航空航天大学和先进航空发动机研究中心的研究人员推出了 CouloumbFly，这是一种手掌大小的微型旋翼机，重量仅为 4.21 克(0.15 盎司)，但旋翼直径仍达 20 厘米(7.9 英寸)，比任何其他同类小型太阳能无人机轻约 600 倍。

在自然阳光条件下进行的系留测试中，CouloumbFly 在一秒钟内就升空，并在没有动力的情况下飞行了一个小时，之后因机械故障而坠毁。如果它是一架具有滑翔能力的有翼无人机，那没什么大不了的——但这是一架完全由自己产生升力的微型直升机，仅靠太阳能就能做到这一点是一项非凡的壮举。

其非凡垂直起降耐力的关键在于推进系统：一个超轻的、仅重 1.52 克(0.054 盎司)的精简电动机，可驱动 0.44 克(0.02 盎司)的顶部转子。实际上，悬挂在机身外部的那些看起来像薄片的箔片是静电电动机的正负定子板，而转子是定子板后面的栅栏状 64 个较薄的垂直片系列。

“当一个转子叶片接触到一个电极板的电刷时，转子与下一个电极板之间就会形成一个电容，主要决定转子叶片每次能够传输的电荷量，”研究人员解释道，“带电的转子叶片在电场中受到静电力的作用，向着下一个电极板移动。当转子叶片经过下一个电极板时，就会发生电荷交换，转子叶片的极性和静电场的方向同时发生变化，从而保证整个转子上的驱动扭矩保持一致，使静电电机持续转动。”

这种静电马达利用静电场而不是磁场来驱动电机，通常用作微机电系统 (MEMS) 中的传感器。但它们非常适合这种应用，因为它们可以摆脱磁线圈和转子的所有重量。

除了顶部转子和静电马达之外，无人机几乎没有其他部件。无人机底座装有两块薄如蝉翼的太阳能电池板，每块大约一英寸半(4 厘米)见方。它们在阳光下产生约 4.5 伏电压，通过 12 级电压倍增器和变压器(您可以看到它们平衡了太阳能电池板)将 4.5 伏电压升至接近 9,000 伏，然后送入定子板。其余部分基本上只是牙签般细的框架杆和顶部转子放置的轴。

“在实验中，我们对飞行器进行了一小时的耐久性测试，飞行器在整个测试过程中保持持续飞行，”研究人员说。“后续的实验结果表明，静电马达仍能正常工作，连续运行一小时后性能保持稳定。这次实验证明了静电马达出色的稳定性和耐久性，为未来长航时微型飞行器的发展奠定了基础。”

虽然该飞机仍处于研发的早期阶段，但最终可用于不同类型的持续监视、通信和搜索救援行动。

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