比A4纸还轻的“库仑飞行器”,和之前的微型无人机比强在哪?

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11-01 13:43

10月31日的B站"2026超级科学晚"现场,一架由北航漆明净教授团队带来的微型飞行器第一次在大众面前"飞"了出来:翼展仅20厘米,重量只有约4.2克,比一张A4纸还轻。 它"强在哪"的答案,可以浓缩成两个"换":发动机从电磁电机换成静电电机,能源从自带电池换成环境光。这两个替换,恰好拆掉了传统微型无人机"越小越飞不动"的两堵墙。大皖新闻

一、电磁电机一到克级就失灵

微型无人机不是没人想做小,而是做小之后动力系统会先"死"。新华社在报道这一团队成果时说得很直白:当前无人机普遍采用传统电磁电机,大型太阳能无人机可以靠大面积光电板弥补转换效率的不足;微型无人机却两头落空——电磁电机微型化后转速上升、发热增高,能量转化率急剧下降,机身又装不下大面积光电板。人民网

二、静电驱动:把"越小越难"翻过来

北航团队的解法是用库仑力取代磁力。漆明净解释,静电电机像灯笼一样排布一圈电极片,相邻电极片带相反电荷,同性相斥、异性相吸,中间的动电极被一边排斥、被另一边吸引,一推一拉就把旋翼带转。 静电的麻烦在于电压。团队为此搭载了重量仅1克左右的超轻升压电路,能把3-5V电压升至最高9000V。 听起来吓人,其实安全逻辑和冬天脱毛衣一样:电压上千伏甚至上万伏,但电荷少、电流极小,对人体几乎无影响——而电流小,恰恰就是发热少的来源。央视网大皖新闻

三、纪录与边界:光就是它的跑道

按北航方面口径,这台名为CoulombFly的静电飞行器,尺寸和重量分别只有此前世界最小、最轻太阳能飞行器的1/10和1/600,成果2024年发表于《自然》,并同时获得《自然》和《科学》首页推荐。 它不依赖电池,只要有一束光就能起飞,光移开就降落。 这是它与传统微型无人机最直观的差别——传统微型机的续航被机载电池卡着,它的"续航"取决于光照;但这也是它的边界:这是一台以自然光为跑道、面向长航时应用的技术验证平台,眼下不谈挂载载荷。北航教授闫晓军给出的落点,是应急救援、狭窄空间检测等场景。人民网大皖新闻人民网

四、为什么两年前的成果,今天才上热榜

这项研究2024年年中就发表了,这次刷屏是因为它第一次飞上科普舞台,更值得注意的是它已经不只是在飞:静电电机技术已做出各种尺寸的静电散热风扇,并在MINI PC、端侧AI芯片散热场景完成工程化验证。 团队还提出利用大气电场能量实现跨昼夜留空的远期设想——能否兑现还有待验证,但一条既不背电池、也不完全依赖光的供电路径,才是这架4.2克小飞机留给微型无人机行业的真正想象空间。大皖新闻

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