Energy by Laser：中国工程师的直升机电源项目
带太阳能电池板的经验丰富的无人机
直升机型无人机具有许多特性优势，因此得到广泛应用。 同时，也有缺点，主要是飞行时间和航程有限。 提出了各种方法来增加这些参数，中国西北工业大学的专家提出了另一个有趣的发展。
无人机和激光
一月初，几家中国刊物报道了中国科学家的新发展。 据悉，该项目的作者是深圳工业大学李学龙教授及其同事。 他们最近设计并开发了最初的概念 无人机 长途飞行。 然后用实验技术对这些想法进行了测试。
该项目的主要思想是对无人机动力系统进行彻底重组。 配备电池的传统电动四轴飞行器必须返回并降落以充电或更换电池。 李学龙和他的同事们建议将电池留在无人机上，并为其配备一块低质量的太阳能电池板。 同时，地面部分被引入综合体，其中包括负责发电的单元。 此外，已经开发出用于将能量传输至无人机的装置。
值得注意的是，高功率激光器目前仅用于打击无人机。 然而，深圳工业大学的项目建议使用激光束将能量从综合体的地面部分传输到无人机。 综合设施的自动化系统应监控无人机并将光束准确对准其太阳能电池板，确保持续供电并为电池充电。
SZPU 专家已经开发了该综合体的所有组件，包括负责跟踪无人机和指向激光的特殊软件。 在这些产品的帮助下，已经在不同条件下进行了多项测试。 无人机有动力，昼夜在室内和室外飞行。 最长飞行时间达到24小时。
一天中不同时间进行测试的地面设施
值得注意的是，国外已经开发出激光能量传输到无人机的系统。 然而，后来使用了飞机型无人机，项目并没有超出风洞和空中的计算或实验范围。
复杂的元素
根据公布的数据，深圳工业大学的一个实验性无人综合体包括几项固定资产。 这是一个地面发电和传输系统、一个操作员控制台和无人机本身。 一般操作原理是已知的，但没有报告细节。 该综合体的主要特征也没有透露 - 既是为了版权保护，也是为了避免将技术用于军事目的。
在实验中，使用了带有电动机的小型四轴飞行器。 大概，他们拿了市面上现成的无人机做实验。 正如项目所建议的那样，除了电池之外，他还收到了一块太阳能电池板和相关设备。 方形装置悬挂在身体下方。
显然，无人机电子设备以及操作员的控制台都没有改变。 从原型来看，只需要能够按照操作员的指令进行操作或独立飞行和悬挂。 但是，可以添加与电源系统交互相关的新功能。
最令人感兴趣的是综合体的地面设施。 它们包括电源系统 - 来自电源或发电机。 还有一个带照相机和所需功率激光器的光电站。 地面设施的运行由带有特殊软件的自主数字系统控制。
据悉，该综合体的IES能够为无人机护航并跟踪其在能见度范围内的所有运动。 电脑负责跟踪； 操作员可以专注于主要任务。 当电池需要充电时，控制系统会自动将激光束对准太阳能电池板并保持住。
无人机在空中
控制系统确定无人机的范围并监控其他因素。 考虑到它们，自动化会改变光束的功率和聚焦。 因此，无论无人机和 ECO 的相互位置、外部条件等如何，都确保了相同功率的恒定供应。 当在光束路径中检测到障碍物时，功率会降低到安全值。
期望的好处
这种复杂的操作原理非常简单。 “正常”充电后，无人机即可起飞执行分配给它的任务。 在计算出大部分电池电量后，无人机必须返回充电区，ECO 将在那里找到它并开始用激光“突出显示”它。 在接收到能量并为电池充电后，无人机将能够继续在空中工作。 这样的循环可以连续重复几次，这取决于任务的特点和当前的需要。
具有这种能力的综合体具有明显的优势。 首先，这是飞行可能持续时间和不着陆能力的急剧增加。 无人机不必返回地面充电或更换电池。 在某些情况下，他甚至无需离开工作区域并继续工作就可以通过激光充电。
具有这种能力的无人综合体应该执行长期监视和侦察的任务。 同时，无人机将能够在距离地面设施一定距离的地方运行，使其能够及时返回进行充电。 开发人员假设该综合体将有助于监测各种情况、搜索和救援行动等。
未来，不排除制造具有激光电源的大型无人机。 在此基础上，可以构建一个完整的航空运输网络。 然而，大型无人机将需要适当的地面基础设施。
应该注意的是，所提出的 SZPU 电源系统并非没有缺点，这些缺点使开发和部署变得困难，并且还会对操作施加限制。 一些困难在发展阶段已经得到解决，有望取得新的成绩。 但是，还不能保证消除所有问题。
艺术家代表作品中的激光电源
几乎所有的困难都与所选择的能量转移原理有关。 它需要精确的无人机跟踪和激光制导，这需要相当复杂的硬件和软件系统。 此外，激光束的效率不是很高，由于外部因素，这个数字可能会进一步降低。
还应考虑到需要适当的光束功率才能为电池快速充电。 如果处理不慎，地面 OES 实际上会停在战斗激光复合体中，并可能对周围物体甚至无人机本身造成损坏。 因此，激光可以不可逆转地损坏侦察机的光学系统。
SZPU 项目的开发人员声称他们设法创建了具有必要功能的控制设备。 一架经验丰富的无人机在不同条件下绕着地面设施飞行，并爬升至数十米的高度。 据报道，在所有情况下都传输了足够的能量，环境没有受到任何损害。
到目前为止，我们只谈论小型无人机，在这个规模上，这个综合体表现得很好。 未来计划开发该项目并增加无人机，以及增加激光功率。 开发的系统是否具有可扩展性，或者这个过程是否会导致无法解决的问题尚不清楚。 但最初的实验让人感到乐观。
基于新原则
绝大多数现代直升机型无人机使用电池飞行。 如果需要增加航程，则使用系留飞行的原理 - 在无人机后面拉一根电缆，通过它从地面供电。 这种飞行的持续时间仅受电源的限制，但系留的直升机不能自由飞行。
新的中国项目实施了另一种增加飞行时间的方法——通过一种特殊的能量转移原理。 该概念的可操作性已经在使用经验丰富的无人机和其他设备进行测试。 深工专家能否解决当前阶段的所有任务，并进入下一个阶段，时间会告诉我们答案。
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