Drone năng lượng mặt trời tự chế bay hơn 5 giờ, mở rộng giới hạn của UAV đa cánh quạt
Một mẫu drone đa cánh quạt dùng năng lượng mặt trời do hai cha con kỹ sư tự phát triển vừa bay liên tục 5 giờ 2 phút 21 giây, đánh dấu cột mốc mới không chính thức với dòng UAV điện kiểu này. Chuyến bay cho thấy cấu hình multirotor vốn bị xem là “khát điện” vẫn có thể kéo dài thời gian hoạt động đáng kể nếu tận dụng được năng lượng mặt trời theo thời gian thực và bổ sung pin dự phòng đúng cách.
Nhóm phát triển trước đó vốn được biết đến nhiều hơn ở mảng drone tốc độ cao, với nhiều lần đẩy kỷ lục tốc độ của drone điều khiển từ xa chạy pin lên các mốc ngày càng cao. Tuy nhiên, dự án lần này đi theo hướng hoàn toàn khác: thay vì bứt tốc, họ tối ưu từng watt điện để giữ máy bay lơ lửng lâu nhất có thể. Mục tiêu là tạo ra một nền tảng có thể cất hạ cánh linh hoạt như multirotor nhưng giảm mạnh nỗi lo hết pin, yếu tố đang giới hạn nhiều ứng dụng thực tế như nông nghiệp, khai khoáng, giám sát hay lập bản đồ.
Phiên bản đầu tiên gần như chỉ sống nhờ ánh nắng, không dùng pin hay tụ điện đệm, với khung sợi carbon dạng chữ X, động cơ siêu nhẹ, cánh quạt 18 inch và 27 tấm pin mặt trời mắc nối tiếp. Trên mặt đất, hệ thống tạo được khoảng 150 W, đủ để chứng minh ý tưởng nhưng chưa đủ ổn định; một cơn gió mạnh đã khiến chuyến bay kết thúc chỉ sau vài phút. Sang bản kế tiếp, nhóm tinh giản thiết kế để giảm quán tính quay ở các tay đòn, cắt khoảng 70 g khối lượng và thay cách cố định tấm pin bằng ống bọc TPU nhằm tăng độ chắc chắn khi vận hành ngoài trời.
Bước ngoặt nằm ở việc bổ sung mạch dự phòng với diode và pin phụ. Cách bố trí này ngăn dòng điện chảy ngược về cụm pin mặt trời, đồng thời tự động gọi pin phụ vào cuộc khi mây che nắng hoặc gió làm công suất yêu cầu tăng vượt khả năng phát điện tức thời. Thiết kế hoàn chỉnh hiện dùng 28 tấm pin gắn trên khung carbon; dưới nắng tốt, hệ thống cho hơn 110 W trên mặt đất, cao hơn đáng kể so với khoảng 70 W mà drone cần để treo. Phần điện dư được nạp lại cho pin phụ, giúp máy bay duy trì ổn định khi điều kiện môi trường xấu đi. Dù vậy, sức gió vẫn là bài toán khó nhất với một cấu trúc siêu nhẹ như vậy, và phiên bản tiếp theo được cho là sẽ tập trung vào khả năng kháng gió mà không làm tăng khối lượng quá mức.
Thành tích này chưa đồng nghĩa với khả năng bay vô thời hạn, nhưng nó cho thấy hướng đi đáng chú ý cho UAV điện cất hạ cánh thẳng đứng. So với máy bay cánh bằng chạy năng lượng mặt trời, multirotor khó duy trì thời gian bay dài hơn nhiều vì phải liên tục tiêu tốn năng lượng lớn để treo tại chỗ. Dù vậy, nếu kết hợp cấu trúc cánh nâng kiểu eVTOL để giảm mạnh công suất hành trình và tận dụng hiệu suất pin mặt trời ngày càng tăng, giới hạn hoạt động của dòng UAV này có thể được nới rộng đáng kể. Với các ngành cần giám sát liên tục và triển khai linh hoạt tại hiện trường, đó là tín hiệu cho thấy bài toán thời lượng pin của drone có thể sớm bớt khắc nghiệt hơn.