Máy bay không người lái sử dụng pin năng lượng mặt trời (Solar UAV) của thầy trò bộ môn Kỹ thuật Hàng không và Vũ trụ, Viện Cơ khí động lực thuộc nhóm sản phẩm giành giải Nhất, thu hút người xem tại Ngày hội sáng tạo khoa học trẻ Bách khoa năm 2016. Máy bay có sải cánh 2,5 m; dài 1,5 m; tải trọng có ích 1,5 kg với vận tốc hành trình trung bình 15 m/s và trần bay 300 m ứng dụng trong khảo sát, giám sát trồng rừng, phục vụ cứu hộ, cứu nạn.
Solar UAV trong một lần thử nghiệm, có trần bay 300 m. Ảnh: Nhóm cung cấp.
Máy bay do nhóm sinh viên K56 là Bùi Văn Thành, Trần Trung Đức, Ngô Xuân Chính, Đào Văn Long và Nguyễn Văn Dinh (cựu sinh viên K55) thực hiện dưới sự hướng dẫn của hai giảng viên bộ môn TS Đinh Tấn Hưng và TS Vũ Đình Quý. Trưởng nhóm Bùi Văn Thành cho hay, việc triển khai nghiên cứu chiếc Solar UAV này được bắt đầu từ tháng 7/2015 tại Viện Nghiên cứu Công nghệ Không gian và Dưới nước thuộc Đại học Bách khoa Hà Nội.
Trước đó vào năm 2012, TS Hưng đề xuất nghiên cứu chế tạo máy bay không người lái sử dụng năng lượng mặt trời. Đây là thiết bị có thể ứng dụng trong quân sự và dân sự. Nếu máy bay không người lái (UAV) có động cơ dùng nhiên liệu hóa thạch thì thời gian bay tốt nhưng khó hoạt động khi nhiệt độ, áp suất thay đổi, tiếng ồn lớn và có thể gây nhiễm môi trường. UAV với động cơ điện lại có thời gian bay ngắn, pin lưu trữ hạn chế. Vì vậy, Solar UAV được ưu tiên nghiên cứu phát triển.
Để có được sản phẩm "made in Bách khoa", sinh viên bộ môn Kỹ thuật Hàng không và Vũ trụ các khóa từ K52 đến K55 đã lần lượt tham gia. Họ nghiên cứu, thiết kế sơ bộ, chế tạo mô hình, giải quyết dần bài toán từ lý thuyết đến thực hành, từ thiết kế chế tạo đến thử nghiệm. Tới nhóm sinh viên K56, sản phẩm Solar UAV mới được hoàn thiện. Mỗi thành viên trong nhóm chịu trách nhiệm một khâu. Thành và Đức nghiên cứu hệ thống điều phối năng lượng; Long thiết kế cải tiến và hoàn thiện sản phẩm theo yêu cầu mới, Dinh gia công chế tạo tổng thể, Chính chế tạo hệ thống cứu hộ khẩn cấp bằng dù.
Kiểm tra thiết bị trước khi bay tại vùng núi trong trời nắng gắt. Ảnh: Nhóm cung cấp.
Cuối năm 2015, Solar UAV bắt đầu bay thử nghiệm tĩnh trong nhiều môi trường. Tháng 1/2016, thiết bị thử nghiệm bay ngoài trời lên đến 24 lần, tổng thời gian bay thử hơn 8 giờ. "Đầu tháng 4, lần đầu tiên thiết bị bay được 35 phút trong tiết trời có gió và nắng nhẹ lúc 15h chiều. Bọn em mừng rơn", thành viên Ngô Xuân Chính nhớ lại và cho biết, thiết bị nhìn mảnh mai nhưng nhờ sải cánh rộng nên khả năng lượn tốt, cho phép thích ứng với các luồng gió và tốn ít năng lượng.
Khi trời nắng gắt, năng lượng mặt trời thu qua 36 tấm pin khiến thiết bị hoạt động ổn định. Năng lượng thừa được sạc vào pin lipo lưu trữ trong thân máy bay. Khả năng này cho phép Solar UAV khảo sát, giám sát tại các khu vực lớn, yêu cầu tầm bay xa như rừng, bờ biển... Hệ thống theo dõi trực tuyến năng lượng mặt trời và pin lưu trữ cho phép giám sát trực tiếp và liên tục trong quá trình Solar UAV hoạt động. Trường hợp khẩn cấp, hệ thống cứu hộ bằng dù tự động sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị bay.
TS Đinh Tấn Hưng (đeo kính), TS Vũ Đình Quý (thứ ba từ trái sang) và nhóm sinh viên K56.
Thầy trò Bách khoa cho biết gặp khó khăn về vấn đề kinh phí. May mắn, một doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực nông lâm nghiệp chịu đầu tư cho cả nhóm. Khi trao đổi về chiến lược phát triển của doanh nghiệp này, thầy Hưng đã đề xuất nên có thiết bị giám sát thường xuyên khu vực trồng cây, trồng rừng để hạn chế nạn chặt phá và họ đã đồng ý... Thầy trò làm từng bước và doanh nghiệp cũng đầu tư từng bước một.
Mới đây nhất vào ngày 1/6 tại vùng rừng núi phía Đông Bắc của doanh nghiệp đầu tư, khi trời nhiều nắng, ít mây, Solar UAV đã bay thử nghiệm theo hành trình quỹ đạo điểm, phục vụ dựng địa hình 3D khu vực rộng gần 50 ha. Máy bay hoạt động khoảng 3 vòng theo quỹ đạo đường zich zac liên tục, tổng quãng đường khoảng 50 km trong hơn một tiếng. Có được kết quả này, nhóm dự định thời gian tới tiếp tục thử nghiệm với yêu cầu cao hơn để hoàn thiện kỹ thuật, đáp ứng độ tin cậy, sớm đưa sản phẩm vào ứng dụng.
Theo TS Đinh Tấn Hưng, nếu ứng dụng máy bay không người lái sử dụng năng lượng mặt trời vào công tác cứu hộ, cứu nạn trong thời tiết kém như mưa, bão…thì chưa khả thi. Nhóm nghiên cứu dự định cải tiến, phát triển sản phẩm theo hướng có thể bay cao hơn tầng mây để giảm tác động của thời tiết, ổn định cường độ ánh sáng cho nguồn năng lượng mặt trời. "Nhất định chúng tôi sẽ cải tiến thiết bị theo hướng có độ sải cánh lớn, trần bay cao để thực hiện nhiệm vụ tốt hơn", thầy Hưng nói.
Tác giả bài viết: Hoàng Phương
