Дослідники Університету Бейхан у Пекіні розробили надлегкий дрон на сонячних батареях, здатний здійснювати необмежені польоти протягом дня. Дрон, який отримав назву ColumbFly, важить всього 4 грами та використовує сонячні елементи для генерації електроенергії.
Для створення електричного поля між протилежно зарядженими пластинами, розташованими по колу, використовується сонячний елемент. Ці заряди діють як магніти, відштовхуючись один від одного, що створює силу для обертання лопатей ротора. Це забезпечує підйом дрона над землею.
ColumbFly має високу підйомну силу 30,7 г на ват і дуже легку систему живлення, яка споживає всього 0,568 Вт. Це дозволяє йому літати безперервно, використовуючи сонячну енергію за умов природного сонячного світла (920 Вт на квадратний метр).
Кожен компонент дрона був розроблений з урахуванням балансу між ефективністю та легкістю, що дозволяє використовувати його для віддаленого моніторингу протягом тривалого часу. Великий двигун дрона має внутрішнє кільце заряджених нерухомих пластин (статор), виготовлених з тонких пластин з вуглецевого волокна з алюмінієвим покриттям. Сусідні пластини статора несуть протилежні заряди і оточені кільцем з 64 пластин, що обертаються.
Активація відбувається, коли зовнішні кільцеві пластини заряджаються, ініціюючи тяжіння між протилежними пластинами статора і рухаючи обертання. Завдяки близькому вирівнюванню пластин статора та ротора контакт через тонкі дроти полегшує передачу заряду, перетворюючи тяжіння у відштовхування. Цей механізм підтримує рух ротора, гарантуючи, що наступні пластини ротора утримують протилежні заряди до наступної пластини статора.
Для сонячних елементів дослідники використали тонку плівку арсеніду галію, досягнувши 30% ефективності. Це вимагало високовольтного перетворювача через низьку напругу. Незважаючи на пожертвування частиною ефективності заради малої ваги, кілька перетворювачів було розташовано послідовно. Система важить 1,13 грама і підвищує напругу з 4,5 до 9 кВ при 24-відсотковій ефективності.
Дрон ColumbFly здатний літати без прив’язі протягом 1 години на висоті 15 сантиметрів, несучи до 2 грамів невеликих датчиків або елементів управління. Хоча це може здатися скромним, команда розробників вважає, що вдосконалення конструкції з часом підвищить його витривалість та вантажопідйомність.
