Инженеры и пилоты дронов Люк и Майк Белл удивили мир. Их новый мультикоптер, работающий почти исключительно на солнечной энергии, провел в воздухе пять часов и две минуты без подзарядки, установив неофициальный рекорд продолжительности полета для электрических дронов.
«Дрон на солнечных батареях, способный летать до 12 часов в сутки, открывает множество возможностей, — говорит Люк Белл. — Он может взлетать и приземляться где угодно и никогда не нуждается в подзарядке».
Семья Белл известна своими гоночными дронами серии Peregreen, которые многократно устанавливали мировые рекорды скорости — от 247 миль в час в 2023 году до 408 миль в час в январе 2026-го. Но солнечный дрон стал совершенно иной задачей: теперь важна не скорость, а долговечность и автономность.
«Использование дронов сильно ограничено временем работы батареи, — объясняет Люк, — а здесь ограничения фактически нет».
Как дрон работает на солнце
Первая версия аппарата использовала только солнечную энергию без батарей и конденсаторов. 27 солнечных панелей вырабатывали около 150 ватт на земле, но даже небольшой порыв ветра прерывал полет через несколько минут. В следующей версии уменьшили вес конструкции на 70 грамм, переработали рычаги рамы и закрепили панели термопластичным полиуретаном, чтобы они надежно держались на углеродной Х-образной рамке.
Ключевым улучшением стала резервная схема с диодами и вспомогательной батареей. Диоды работают как односторонние клапаны, блокируя обратный ток в панели. Если облака или ветер требуют энергии больше, чем может дать солнце, батарея автоматически подстраховывает дрон. В финальной версии 28 панелей обеспечивают более 110 ватт — достаточно для зависания и зарядки аккумулятора на случай плохой погоды.
«Ветер всегда является проблемой для легких летательных аппаратов, — говорит Люк. — В версии V3 главная задача — повысить ветроустойчивость, но при этом сохранить минимальный вес».
Прорыв для науки и технологий
Длительные полеты мультикоптера — сложная инженерная задача. Даже промышленные платформы с фиксированным крылом, как Airbus Zephyr S, летают максимум 64 дня, а PHASA-35 от BAE Systems — 24 дня. Но дроны с вертикальным взлетом и посадкой, работающие на солнечной энергии, могут теоретически оставаться в воздухе неопределенно долго, пока светит солнце.
«Превратить панели в крыло и снизить энергопотребление до 10% от мощности зависания позволит дрону оставаться в воздухе длительное время, — говорит Люк. — Если повысить эффективность солнечных панелей хотя бы с 20-25% на несколько процентов, возможности технологии резко возрастут».
Потенциал таких аппаратов огромен. Их можно использовать для сельского хозяйства, картографии, мониторинга территорий, добычи полезных ископаемых и наблюдений за окружающей средой без ограничений на зарядку батареи.
Китай впервые поднял в воздух грузовой дрон, способный перевозить 3,5 тонн
Дрон, напечатанный на 3D-принтере разогнался до 657 км в час: видео
Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX