Исследователи из Северо-Западного политехнического университета (NPU) в Сяньяне, Китай, продемонстрировали беспилотник, которому никогда не нужно приземляться, благодаря системе удаленной зарядки, которая обеспечивает питание через адаптивный лазер, отслеживающий цель на земле.
Система использует фотоэлектрический преобразователь в нижней части дрона для захвата энергии лазера. Подобные системы неплохо справляются с беспроводной передачей энергии, хотя их эффективность невелика. На передающем конце эффективность преобразования мощности в лазер может составлять 50-85%, в зависимости от того, насколько хорош ваш лазер, а на принимающем конце вы, вероятно, снова теряете около 50% своей энергии.
Но электричество дешевое, и если вы подключены к электросети, эти потери приемлемы, если это означает, что вашему беспилотнику наблюдения никогда не придется спускаться.
Вашингтонская компания PowerLight, ранее известная как LaserMotive, продемонстрировала аналогичную систему беспроводной зарядки дронов еще в 2012 году, удерживая большой дрон в воздухе в течение 48 часов в аэродинамической трубе и запитывая один из дронов Stalker от Lockheed Martin на открытом воздухе с расстояния до 600 м.
Команда NPU разработала «интеллектуальный алгоритм визуального отслеживания», чтобы его луч был нацелен на дрон, а также адаптивную систему формирования луча, которая может компенсировать изменения плотности атмосферы. Исследователи также разработали метод определения препятствий и быстрой регулировки мощности луча до безопасного уровня. Они протестировали его с помощью небольшого квадрокоптера и продемонстрировали, как он работает в помещении с включенным и выключенным светом, а также на улице ночью, с видео, показывающим, как дрон достигает высоты около 10 м.
Наземный карданов подвес отслеживает и нацеливается на дрон во время его полета. Команда NPU протестировала его в помещении и на улице, при дневном, искусственном и слабом освещении. Фото: Northwestern Polytechnical University / China Daily.
Возможности лазерных систем дальнего радиуса действия предполагают, что такого рода системы могут открыть двери для эксплуатации беспилотников на больших высотах, которые могли бы эффективно создавать постоянные бортовые платформы, способные действовать как низковысотные спутники, хотя, когда речь идет о платформах в стиле мультикоптеров, их использование, скорее всего, будет по-прежнему зависеть от погоды.
Можно было бы ожидать, что регуляторы также будут сопротивляться, учитывая, что эти устройства будут наводить лазеры в небо. Команда NPU не раскрыла выходную мощность лазера, дальность действия системы или ее эффективность, сославшись на военный потенциал устройства. Но это явно лабораторный прототип на ранней стадии.
PowerLight, с другой стороны, кажется, намного ближе к коммерциализации, и компания заявляет, что работает над дальнобойной, легкой и компактной беспроводной лазерной передачей энергии с функциональными системами безопасного отключения и возможностью работать независимо от погодных условий.
Возможность заряжать электрические самолеты в полете может стать огромным благом для таких секторов, как развивающаяся индустрия eVTOL. Фото: Northwestern Polytechnical University / China Daily.
Помимо военных приложений, интересно рассмотреть, как беспроводная энергия может повлиять на другие электрические самолеты, особенно на энергоемкие воздушные такси eVTOL, для которых плотность батареи и дальность действия являются одними из главных проблем. Общегородская сеть лазерных зарядных устройств, подающих энергию, когда эти штуки пролетают над головой, могла бы помочь этим вещам иметь больше коммерческого смысла, но предстоит пройти долгий путь, прежде чем такие вещи будут официально одобрены и готовы к использованию в городах.
Источник: China Daily, South China Morning Post.
