A China criou um drone ultraleve que voará enquanto o sol brilhar

Um grupo de cientistas chineses resolveu o problema do fornecimento de energia “infinito” para drones ultraleves. Eles abandonaram os motores elétricos tradicionais, que são pesados ​​demais para dispositivos subminiaturas. O motor eletrostático proposto mostrou eficiência impressionante e capacidade de operar enquanto a luz solar incide sobre o drone. A energia vem de painéis solares e então as forças de Coulomb entram em ação.

O drone CoulombFly está enjaulado para evitar que voe para longe. Fonte da imagem: Natureza

Os pesquisadores criaram um protótipo de dispositivo voador de 4 g com hélice de 10 cm de diâmetro. A experiência adquirida foi então concretizada em um protótipo com altura de 8 mm e massa de 9 mg. Os drones imediatamente começaram a subir no ar assim que os raios do Sol os atingiram, então eles pairaram em gaiolas para não se espalharem pela sala ou voarem pela janela.

Os cientistas ainda não se propuseram a tarefa de alcançar um voo controlado. Ainda há muito trabalho a ser feito para otimizar a plataforma, mas as perspectivas ainda estão delineadas. Os drones aéreos mais leves podem permanecer no ar por horas apenas com energia solar. E eles poderão voar alto no início de cada novo dia.

O motor do drone é alimentado por células solares de película fina baseadas em arsenieto de gálio. Sua eficiência, aliada ao baixo peso, é uma das mais altas do mundo atualmente. Para operar o motor eletrostático usando os efeitos de atração e repulsão de carga de Coulomb, a tensão de entrada teve que ser aumentada de 4,5 V para 9 kV. O inversor se tornou uma das partes mais pesadas do drone. Ele está localizado em uma plataforma na parte inferior do drone e também funciona como contrapeso. A eficiência do inversor foi de apenas 24% com seu peso de 1,13 g. Isso é um grande desperdício para um aparelho de 4 g, mas não havia para onde ir.

Todo o sistema requer pouco mais de meio watt de energia para permanecer no ar. Com uma massa total de 4 g, obtém-se uma eficiência de 7,6 g/W. Mas a maior parte desta energia é perdida durante a conversão de tensão. Se nos concentrarmos apenas no motor, este necessita apenas de 0,14 W, o que significa que a sua eficiência energética ultrapassa os 30 g/W.

Todo o drone é na verdade um motor eletrostático com um kit de carroceria feito de bateria solar e um conversor de alta tensão. O estator do motor é composto por 64 placas de carbono cobertas com papel alumínio. As cargas das placas se alternam para criar forças repulsivas e atrativas. O rotor também é um anel de placas carregadas colocado o mais próximo possível do anel de placas do estator. Uma hélice de 10 cm está presa ao rotor. À medida que o rotor gira, a carga flui através dos contatos das placas do estator para as placas opostas do rotor e cria forças repulsivas após ser equilibrada. A velocidade de rotação das pás do drone 9-MG atinge impressionantes 15 mil rpm.

A equipe de cientistas ainda tem um enorme potencial para otimizar todos os componentes da plataforma voadora “infinita”. Eles provaram que o conceito funciona e então é uma questão de tecnologia.