Uma equipe da Faculdade de Engenharia da Universidade Nacional de Cingapura (NUS) desenvolveu o primeiro drone quadricóptero totalmente movido a energia solar da Ásia. A aeronave voou acima de 10 metros em voos de teste e alcançou voo controlável sem o uso de baterias.

Aeronaves que podem decolar e pousar diretamente sem a necessidade de uma pista - como helicópteros e quadricópteros - são atraentes para o uso pessoal, aplicações comerciais e militares, pois requerem menos espaço físico e infraestrutura em comparação com os aviões tradicionais de asa fixa. Uma equipe da Universidade Nacional de Cingapura (NUS) deu um grande passo à frente, ampliando as capacidades dos drones quadricópteros ao alimentar o voo exclusivamente com a luz solar natural.

Pela primeira vez na Ásia, o protótipo atual voou acima de 10 metros em voos de teste - mais alto do que um edifício típico de três andares - utilizando energia solar sem bateria ou outro armazenamento de energia a bordo.

Este drone movido a energia solar, que foi desenvolvido como um projeto de estudante no âmbito do Programa de Inovação e Design (iDP) na Faculdade de Engenharia da NUS, pode decolar e pousar verticalmente sem pista. Construído com material leve de fibra de carbono, o drone quadricóptero pesa apenas 2,6 kg, e tem uma área de superfície de cerca de 4 metros quadrados. É equipado com 148 células solares de silício caracterizadas individualmente e suportado por uma estrutura equipada com quatro rotores.

Um grande feito da aviação

Aeronaves de asa rotativa são significativamente menos eficientes na geração de sustentação em comparação com suas contrapartes de asa fixa. Portanto, embora tenha havido exemplos de aviões solares nos últimos anos, uma aeronave rotativa 100% solar viável, que pode decolar e pousar verticalmente, continua sendo um grande desafio de engenharia até hoje.

"Nossa aeronave é extremamente leve para seu tamanho, e pode voar enquanto houver luz solar, mesmo por horas. Ao contrário dos drones quadricópteros convencionais, nossa aeronave não depende de baterias de bordo e, portanto, não é limitada pelo tempo de voo. Sua capacidade de pousar em qualquer superfície plana e voar para fora do solo de forma controlada também o torna adequado para implementação prática, "disse o Professor Associado Aaron Danner, do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Faculdade de Engenharia da NUS, quem supervisionou o projeto.

O drone quadricóptero movido a energia solar pode ser controlado por controle remoto ou programado para voar de forma autônoma usando um sistema GPS incorporado na aeronave. A aeronave pode ser potencialmente usada como um 'painel solar voador' para fornecer energia solar de emergência para áreas de desastre, bem como para fotografia, entrega de pacotes pequenos, vigilância e fiscalização. As baterias podem ser incorporadas para alimentar a aeronave quando não há luz solar ou para que a carga ocorra durante o vôo para permitir a operação quando está nublado ou escuro. Outros hardwares, como câmeras, também podem ser incluídos para aplicações específicas.

Desde 2012, oito equipes de alunos da NUS fizeram melhorias sucessivas no projeto e trabalharam para construir uma aeronave totalmente movida a energia solar sob a supervisão do Prof Danner Assoc, que também tem uma nomeação conjunta no Instituto de Pesquisa de Energia Solar de Cingapura na NUS. O primeiro drone quadricóptero assistido por energia solar desenvolvido por estudantes em 2012 só conseguiu atingir 45% da potência de vôo de células solares e o restante de baterias de bordo.

A última equipe, compreendendo os alunos do último ano de Engenharia da NUS, Sr. Goh Chong Swee, Sr. Kuan Jun Ren e Sr. Yeo Jun Han, fez mais refinamentos aos protótipos anteriores do drone quadricóptero. Eles finalmente conseguiram um vôo totalmente movido a energia solar com seu protótipo mais recente. Os membros da equipe, que acabou de se formar na NUS em julho de 2018, foram supervisionados em conjunto pelo Sr. Brian Shohei Teo do programa iDP para este projeto.

Sr. Yeo disse, "Encontramos muitos desafios de engenharia ao construir o drone. Eles incluíam encontrar um número ideal de células solares eficientes e leves o suficiente para alimentar o sistema de propulsão, que por sua vez tem que ser leve e ao mesmo tempo capaz de produzir empuxo suficiente para levantar a aeronave. Outros problemas que enfrentamos incluíram ajuste e calibração dos controles de vôo para melhorar a estabilidade do vôo, bem como projetar uma estrutura que seja leve, mas suficientemente rígida. Esta tem sido uma excelente oportunidade de aprendizado para nós. "

"Ser capaz de fazer algo voar sob controle por muito tempo é um problema de engenharia muito complexo. Nossos alunos alcançaram o vôo em sua forma mais pura, alimentado por luz solar natural. Esta é uma conquista incrível, "disse o Sr. Teo.

A equipe continuará a ajustar a aeronave para melhorar ainda mais sua eficiência. Com essas melhorias, eles esperam aproximar a tecnologia da comercialização.