Un equipo de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) ha desarrollado el primer dron cuadricóptero totalmente alimentado por energía solar de Asia. La aeronave ha volado por encima de los 10 metros en vuelos de prueba y logró un vuelo controlable sin el uso de baterías.

Las aeronaves que pueden despegar y aterrizar directamente sin la necesidad de una pista, como helicópteros y cuadricópteros, son atractivas para el personal, aplicaciones comerciales y militares, ya que requieren menos espacio físico e infraestructura en comparación con los aviones tradicionales de ala fija. Un equipo de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) ha logrado un gran paso adelante en la ampliación de las capacidades de los drones quadcopter al impulsar el vuelo únicamente con luz solar natural.

Por primera vez en Asia, el prototipo actual ha volado por encima de los 10 metros en vuelos de prueba, más alto que un edificio típico de tres pisos, utilizando energía solar sin batería u otro almacenamiento de energía a bordo.

Este dron alimentado por energía solar, que fue desarrollado como un proyecto estudiantil bajo el Programa de Innovación y Diseño (iDP) en la Facultad de Ingeniería de NUS, puede despegar y aterrizar verticalmente sin pista. Construido con material ligero de fibra de carbono, el dron quadcopter pesa solo 2,6 kg, y tiene una superficie de unos 4 m2. Está equipado con 148 células solares de silicio caracterizadas individualmente y soportado por un marco equipado con cuatro rotores.

Una gran hazaña de la aviación

Los aviones de alas rotativas son significativamente menos eficientes para generar sustentación en comparación con sus contrapartes de ala fija. Por eso, si bien ha habido ejemplos de aviones solares en los últimos años, un avión rotativo 100% solar viable que pueda despegar y aterrizar verticalmente sigue siendo un gran desafío de ingeniería hasta la fecha.

"Nuestro avión es extremadamente ligero para su tamaño, y puede volar siempre que haya luz del sol, incluso durante horas. A diferencia de los drones quadcopter convencionales, nuestro avión no depende de baterías a bordo y, por lo tanto, no está limitado por el tiempo de vuelo. Su capacidad para aterrizar en cualquier superficie plana y volar fuera del suelo de forma controlada también lo hace adecuado para la implementación práctica. "dijo el profesor asociado Aaron Danner del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Facultad de Ingeniería de NUS, quien supervisó el proyecto.

El dron cuadricóptero con energía solar puede controlarse por control remoto o programarse para volar de forma autónoma utilizando un sistema GPS incorporado en la aeronave. La aeronave se puede usar potencialmente como un 'panel solar volador' para proporcionar energía solar de emergencia a áreas de desastre. así como para la fotografía, entrega de paquetes pequeños, Vigilancia e inspección. Se pueden incorporar baterías para alimentar la aeronave cuando no hay luz solar o para que la carga se lleve a cabo durante el vuelo para permitir el funcionamiento cuando está nublado u oscuro. También se puede incluir otro hardware, como cámaras, para aplicaciones específicas.

Desde 2012, ocho equipos de estudiantes de NUS han realizado sucesivas mejoras de diseño y han trabajado para conseguir una aeronave totalmente alimentada por energía solar bajo la supervisión del profesor asociado Danner, quien también ocupa un cargo conjunto en el Instituto de Investigación de Energía Solar de Singapur en NUS. El primer drone quadcopter asistido por energía solar desarrollado por estudiantes en 2012 solo pudo lograr el 45 por ciento de la potencia de vuelo de las células solares y el resto de las baterías a bordo.

El último equipo, compuesto por los estudiantes de ingeniería de la NUS del último año, el Sr.Goh Chong Swee, Sr. Kuan Jun Ren y Sr. Yeo Jun Han, hizo más refinamientos a los prototipos anteriores del dron cuadricóptero. Finalmente lograron un vuelo totalmente impulsado por energía solar con su último prototipo. Los miembros del equipo, que se acaban de graduar de NUS en julio de 2018, fueron supervisados ​​conjuntamente por Brian Shohei Teo del programa iDP para este proyecto.

El señor Yeo dijo:“Encontramos muchos desafíos de ingeniería al construir el dron. Estos incluyeron encontrar un número óptimo de células solares lo suficientemente eficientes y ligeras para alimentar el sistema de propulsión, que a su vez tiene que ser ligero y al mismo tiempo capaz de producir suficiente empuje para levantar la aeronave. Otros problemas que enfrentamos incluyeron el ajuste y la calibración de los controles de vuelo para mejorar la estabilidad del vuelo, además de diseñar un marco ligero pero suficientemente rígido. Esta ha sido una excelente oportunidad de aprendizaje para nosotros ".

"Poder hacer que algo vuele bajo control durante mucho tiempo es un problema de ingeniería muy complejo. Nuestros estudiantes han logrado volar en su forma más pura, alimentado por la luz solar natural. Este es un logro asombroso, "dijo el Sr. Teo.

El equipo continuará afinando la aeronave para mejorar aún más su eficiencia. Con estas mejoras, esperan acercar la tecnología a la comercialización.