ソーラードローンの重さはわずか4グラム、飛行時間は1時間

Eine geschlagene Stunde lang kann eine nur vier Gramm schwere solarbetriebene Mini-Drohne in der Luft schweben, ohne abzustürzen – vorausgesetzt, es scheint die Sonne. Das sei ein Rekord für Flugroboter dieser Größe, schreiben die chinesischen Erbauer von „CoulombFly“ in der Zeitschrift „Nature“. Flugroboter mit einem Gewicht von weniger als zehn Gramm hätten häufig eine Flugzeit von weniger als zehn Minuten, was die Anwendungsmöglichkeiten stark einschränkt.

Miniaturdrohnen verwenden häufig winzige elektromagnetische Motoren, deren Effizienz allerdings mit zunehmender Größe des Gefährts abnimmt. Ein Großteil der Energie geht dann als Wärme verloren. Auch hängen sie an einem Kabel, das sie mit einer Batterie verbindet. Sonnenlicht ist eine alternative Energiequelle, allerdings sind die derzeitigen solarbetriebenen Drohnen nicht in der Lage, mit Solarzellen, genug Strom zu erzeugen, um lange in der Luft zu bleiben. Insbesondere sinkt die Effizienz der Solarzellen, je kleiner sie sind.

Dieses Dilemma haben die Forscher um Mingjing Qi von der Universität Beihang in Peking bei der Konstruktion von CoulombFly durch ein besonderes Antriebssystem vermeiden können. Der Motor der Drohne besteht aus zwei ineinander geschachtelten, gut zehn Zentimeter breiten Ringen: einem inneren beweglichen Rotor und einem äußeren Stator aus 16 Elektroden. An den Elektroden sind Bürsten angebracht, die Kontakt mit den 64 Rotorblättern haben.

ドローンの底部にある 2 つの太陽電池によって生成される直流電圧により、ローターを駆動する電場が生成されます。 回転中、ローターブレードは正と負に帯電した電極を交互に通過し、それによってトルクが発生します。 スパン20センチのプロペラはローターにしっかりと接続されています。 ドローンに必要な揚力を与えます。 研究者らは主に炭素繊維とアルミニウムを建築材料として使用した。

自然太陽光条件下でテストした場合 (ビデオを参照) CoulombFly は 1 秒以内に離陸し、パフォーマンスを大幅に低下させることなく 1 時間飛行しました。 ミニドローンは自ら操縦することができないため、コースから横に逸れるのを防ぐために垂直ガイドロッドが必要です。 Qi の研究者らは、CoulombFly にスタビライザー、あるいは自由飛行を可能にする複数のプロペラを装備したいと考えています。 ただし、追加荷重は 1.5 グラムを超えてはなりません。 そうしないと、CoulombFly を起動できなくなります。