CoulombFly, un prototipo de dron en miniatura alimentado con energía solar
Wei Shen, Jinzhe Peng y Mingjing Qi
Un dron que pesa apenas 4 gramos es el vehículo aéreo alimentado con energía solar más pequeño que ha volado hasta ahora, gracias a su inusual motor electrostático y a sus diminutos paneles solares que producen voltajes extremadamente altos. Aunque el prototipo, del tamaño de un colibrí, solo funcionó durante una hora, sus creadores afirman que su método podría dar como resultado drones del tamaño de un insecto que puedan permanecer en el aire indefinidamente.
Los drones diminutos son una solución atractiva para una variedad de problemas de comunicaciones, espionaje y búsqueda y rescate, pero tienen el inconveniente de la poca duración de sus baterías, mientras que las versiones alimentadas con energía solar tienen dificultades para generar suficiente energía para mantenerse.
A medida que miniaturizas funciona con energía solar Los paneles solares de los drones se encogen, lo que reduce la cantidad de energía disponible, dice Qi Ming Jing En la Universidad de Beihang, en China, la eficiencia de los motores eléctricos también disminuye a medida que se pierde más energía en forma de calor, afirma.
Para evitar este ciclo decreciente, Qi y sus colegas desarrollaron un circuito simple que aumenta el voltaje producido por los paneles solares a entre 6000 y 9000 voltios. En lugar de utilizar un motor electromagnético como los que se encuentran en los autos eléctricos, los cuadricópteros y varios robots, utilizaron un sistema de propulsión electrostático para alimentar un rotor de 10 centímetros.
Este motor funciona atrayendo y repeliendo componentes alternados con cargas eléctricas dispuestos en un anillo, lo que crea un par que hace girar una sola pala del rotor como un helicóptero. Los componentes ligeros están hechos con láminas finísimas de fibra de carbono recubiertas de una lámina de aluminio extremadamente delicada. Sus altas demandas de voltaje son en realidad una ventaja, ya que se reduce la corriente, lo que genera pérdidas de calor muy bajas.
“Yo“La corriente de funcionamiento es extremadamente baja para la misma potencia de salida, lo que hace que el motor prácticamente no genere calor. La alta eficiencia y el bajo consumo de energía del motor nos permiten alimentar el vehículo con un panel solar muy pequeño”, afirma Qi. “Hemos logrado que un microvehículo aéreo vuele utilizando la luz solar natural por primera vez. Antes de esto, solo los aviones ultraligeros muy grandes podían lograrlo”.
La máquina de los investigadores, a la que llaman CoulombFly, pesa sólo 4,21 gramos y logró volar durante una hora antes de sufrir un fallo mecánico. Qi afirma que estos puntos débiles se pueden eliminar con el diseño y que las versiones futuras podrán volar indefinidamente utilizando paneles solares durante el día y captando señales de radio, como 4G y Wifipara tener energía durante la noche.
CoulombFly es capaz de transportar una carga útil de 1,59 gramos, lo que podría permitir el uso de sensores pequeños, ordenadores o cámaras. Pero con diseños perfeccionados, los investigadores creen que esta carga podría aumentarse a 4 gramos, y las versiones de ala fija podrían incluso transportar hasta 30 gramos. También se está trabajando para crear una versión aún más pequeña de CoulombFly que tenga un rotor de menos de 1 centímetro de diámetro.
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