微型无人机（MAV）是一类只有昆虫和鸟类大小的飞行器，这种无人机可用于侦察以及一些其他应用。不过，目前微型无人机受到飞行时间较短的限制。许多重量不到10克的超轻微型无人机可在空中停留的时间不超过10分钟。

要让微型无人机飞行更长时间，采用阳光等可持续的能源驱动是一种潜在方法。现在，研究人员已经开发出了第一款能够持续飞行的太阳能微型无人机。

新型超轻微型无人机CoulombFly的翼展20厘米、质量仅有4.21克，尺寸和重量分别是此前世界最小、最轻太阳能飞行器（翼展2米、重2.6千克的四轴飞行器）的1/10和1/600。研究人员在英国《自然》杂志上介绍了其成果。

“我的最终目标是制造一种大小和重量与蚊子差不多、翼展不到1厘米的超级微型无人机。”北京航空航天大学能源与动力工程教授漆明净说。漆明净与工程师们共同开发了一架这种飞行器的原型，该原型宽8毫米、重9毫克，“但它还不能靠自己的动力飞行。”他说，“我相信随着微电路技术的不断发展，我们可以实现这一目标。”

CoulombFly采用了静电电机，能够利用静电场产生运动。静电电机一般用作微机电系统（MEMS）的传感器，而不是用于航空推进。虽然CoulombFly的静电电机的重量只有1.52克，但其升力转换效率是其他微型无人机电机的2～3倍。

CoulombFly的静电电机上方是一个20厘米宽的螺旋桨，该螺旋桨与转子相连。电机下方是两个高功率密度的砷化镓薄膜太阳能电池，每块电池的尺寸为4厘米×6厘米，重量为0.48克，能量转换效率超过30%。

静电电机本身有两个嵌环。内环是一个拥有64个缝翼的旋转转子，每个缝翼由覆盖铝箔的碳纤维制成；外环配备了8对交替的正负电极板，也由粘合铝箔的碳纤维片制成。每块电极板的边缘都有一个铝制的刷子，可以接触到内环的缝翼。

CoulombFly的外环由太阳能电池供电，其16个面板可产生电场。外环面板上的刷子与内环接触，给内环缝翼充电。外环面板的电场对带电荷的转子缝翼施加作用力，使内环和螺旋桨旋转。

在约920瓦/平方米的自然光照条件测试中，CoulombFly在1秒钟内成功起飞，并持续飞行了1个小时。研究人员表示，太阳能微型无人机的潜在应用可能包括长距离和长时间的空中侦察。

CoulombFly的推进系统可以搭载5.8克的物品。漆明净说，这意味着它可以支持大约1.59克的额外有效载荷，足以容纳最小的可用传感器或摄像头。“发动机、螺旋桨和电路等方面还有很大的改进空间，未来可以将额外的有效载荷提高到4克。如果需要更多的有效荷载，可以转为四轴飞行器或固定翼设计，它们可以携带高达30克的载荷。”

漆明净补充道：“这款飞行器应该可以携带一个微型锂离子电池。”这意味着它可以存储来自太阳能电池板的能量，在没有太阳的时候也能飞行。

作者：Charles Q. Choi