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.
Der Motor des Leichtgewichts
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.
La tensione continua, generata da due celle solari alla base del drone, genera campi elettrici che azionano il rotore. Durante la rotazione, le pale del rotore passano attraverso elettrodi positivi e negativi alternati, generando così una coppia. L’elica da 20 cm è fissata rigidamente al rotore. Fornisce al drone la portanza necessaria. I ricercatori hanno utilizzato principalmente fibra di carbonio e alluminio come materiali da costruzione.
Se testato in condizioni di luce solare naturale (guarda il video) Il CoulombFly si è sollevato da terra in un secondo e ha volato per un’ora senza alcuna perdita significativa di prestazioni. Poiché il piccolo drone non può manovrare da solo, sono necessarie delle guide verticali per impedirgli di spostarsi lateralmente fuori rotta. I ricercatori del Chi vogliono dotare CoulombFly di stabilizzatori o anche di diverse eliche che consentano il volo libero. Tuttavia, il carico aggiuntivo non deve superare 1,5 grammi. Altrimenti CoulombFly non potrà avviarsi.
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