全国科普月 | 抢占新能源赛道：培育未来能源发展新优势

本文转自：人民网-科普中国

目前新能源领域的创新层出不穷，这个横跨热力学、流体力学、材料科学和智能控制的交叉学科，不仅承载着保障国家能源安全的使命，更成为技术革命与产业升级的核心驱动力。

在全国科普月的系列活动中，中国科协青少年科技中心（中国科协科普活动中心）策划的“智汇青春·科创成果向未来”主题展示区，北京航空航天大学研发的静电飞行器CoulombFly是新能源理论与应用结合的典范，北京理工大学“银鲨”车队则是新能源赛道上凝聚智慧和创新的结晶。观众纷纷感叹我国在“传统与新兴交织”的黄金赛道上，选择能源动力就是选择与国家战略同频共振，与科技潮流并肩前行。

静电飞行：获《自然》《科学》首页推荐

如果说哈佛大学研发的微型飞行机器人RoboBee实现了“从无到有”的突破，那么北京航空航天大学的CoulombFly（以下简称“静电飞行器”）则完成了“从0到1”的重大跨越。当RoboBee尚需三倍太阳光强度才能供能时，静电飞行器已实现在自然光条件下的持续空中飞行，并成功验证了纯自然光供能的可行性。

长期以来，微型飞行器始终面临供能不足的瓶颈——传统电磁电机在微型化后效率大幅下降。北航科研团队立足科技前沿，在实验中不断深化对静电电机的认识，通过严谨的理论计算，证实了“纯自然光供能”的可行性，并创新性地提出静电驱动方案，明确了研发方向。

由此，北航团队走上了一条完全不同于传统电磁电机的技术路径：将千伏级高压、微安级电流的静电原理应用于微型飞行器。这一大胆的技术选择，既是一次尝试，更是一场冒险。支撑团队坚持下来的，正是北航人探索未知、奔赴星辰的坚定信念。

正如北航人所言：“科研本身就是冒险，没有冒险就难有创新与突破。成功离不开运气，但更依赖坚持——我们选择冒险，并幸运地成功了；而在冒险途中，坚持是走向黎明的唯一途径。”

持之以恒，终见硕果。静电飞行器采用发热少、效率高的微型静电电机，实现了纯自然光下的持续飞行，功耗仅0.568瓦，每瓦功率可产生30.7克升力，达到同类飞行器的最高水平，并在自然光下完成1小时持续飞行且性能无衰减，一举攻克了微型飞行器持续供能的关键技术难题。

此外，该飞行器重量仅4.21克，比一张A4纸更轻，具备更优的低空悬停稳定性，甚至能够承受轻微气流扰动。

面对现场观众的热情提问，北航研发团队表示：“颠覆性创新从来不是预设目标，我们不会为创新而创新。北航的航天情怀推动我们在探索中不断发现并解决问题，鼓励我们勇于打破常规，回归物理直觉思考，不被前人经验束缚。唯有坚持，才能抵达终点。”

初心驱动：打造更迅捷的新能源赛车

如果说北航的CoulombFly是新能源理论与应用结合的典范，那么北京理工大学“银鲨”车队则是新能源赛道上凝聚智慧的另一结晶。

“银鲨”是一支由本科生和研究生组成的科研团队，致力于自主研发顶尖方程式赛车。这群年轻人凭借初心、信念与热爱，从零起步，不断推进赛车的研发与升级。本科生渴望将课堂所学应用于实车验证与突破，研究生则致力将前沿技术转化为速度优势，在国际竞争中展现中国高校学生的工程创新能力。他们在新能源领域的成果，正是这种创新精神的最佳体现。

备赛期间，研发时间极其紧张。面对挑战，团队成员紧密协作、明确分工。出现零件加工误差时，设计组及时与工厂沟通修改图纸，装配组同步调整后续流程；学业与研发冲突时，大家主动放弃休假、留守车队，确保进度不受影响。这段非凡经历不仅强化了多学科协作，也极大提升了团队凝聚力。

现场展示的“银鲨XIII”，搭载了自主研发的车辆动力学控制算法和电池管理系统——堪称赛车的“大脑”和“心脏”。在攻克这些核心技术的道路上，团队屡屡经历几乎归零的“至暗时刻”。

2023赛季，团队首次尝试自主设计电池管理系统，但因经验不足，最终电池箱无法按时装配，所有工作不得不重启。确认系统无法正常运行后，尤其是电池组队员陷入了深深的沮丧。但他们很快振作起来，重新投入工作，最终初步打造出第一套自主电池管理系统。然而调试阶段又遇阻碍：电池箱上电时预充失败。

为排查问题，队员们逐行检查代码、检测电路板上的每一个焊点，常常坚持至深夜。最终发现是电压算法存在误差。问题解决后，完全自主制造的电池箱终于顺利完成，那一刻，所有成员都充满了成就感与幸福感。

协同合作：构建新能源赛道的创新矩阵

无论是静电飞行器，还是新能源赛车，能在新能源领域实现技术突破，都离不开团队内部的紧密协作。每一个分组与分工，都是新能源创新的重要支点。

新能源项目研发团队就像一个有机体，架构完全依照研发环节设置，成员根据专业或兴趣加入不同分组。整个研发过程不仅使参与者成为“新能源领域的创新者与工程师”，无论是北航团队还是北理工“银鲨”车队，每个人都锤炼成“一专多能”的“多边形战士”。

静电飞行器对质量极其敏感，0.1毫克级别的差异都需严格把控，推动各分组不断优化每一个部件；而在赛车轻量化设计中，团队甚至借助金属3D打印技术，为减少一克重量而竭尽所能。当然，任何方案若遭到安全小组质疑，都必须重新评估调整。

在活动现场，静电飞行与新能源赛车深受青少年喜爱，不仅因其技术突破，更因为它们背后聚集了大量科技爱好者。本次展示为广大青少年提供了一次深入理解新能源的科普实践，也是对“智汇青春·科创成果向未来”主题的生动诠释。