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美陸軍研發(fā)激光充電無人機 無限續(xù)航成為可能

發(fā)布日期:2018-09-05??來源:新浪網(wǎng)我要投稿我要評論
原標題:美陸軍研發(fā)激光充電無人機 無限續(xù)航成為可能

參考消息網(wǎng)9月5日報道 英國《新科學(xué)家》周刊網(wǎng)站9月3日發(fā)表了戴維·漢布林的題為《美國陸軍正在制造可以無限期飛行的激光動力無人機》的報道。

美國陸軍正在研究用激光為飛行中的小型無人機提供動力,從而把無線充電提升到新的高度。

報道稱,多旋翼無人機被證明對軍方的情報收集很有價值。但它們極其耗電,這意味著其飛行時間一般只有半小時,甚至更短。

位于馬里蘭州的美國陸軍通信電子研究發(fā)展工程中心正在開發(fā)一種結(jié)合了現(xiàn)代激光和高效光伏電池的輸電系統(tǒng)。其目的是從500米以外提供動力——這足以讓無人機獲得無限續(xù)航能力,不論它是在基地上空進行巡邏,還是對車隊行車全程進行監(jiān)視。這個系統(tǒng)的工作原理是向無人機的光伏電池發(fā)射激光,光伏電池把光轉(zhuǎn)化為電能。

美陸軍研發(fā)激光充電無人機 無限續(xù)航成為可能

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資料圖片:美陸軍研發(fā)的用激光為飛行中的無人機充能示意圖。(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))

報道稱,參與該項目的威廉·羅利說:“我們遇到的主要挑戰(zhàn)是熱管理。”未轉(zhuǎn)化為電能的能量變成熱量,因此存在熔化或引燃無人機的風(fēng)險。他們計劃通過開發(fā)精確的激光束控制和確保多余熱量能夠消散來解決這個問題。

報道稱,格拉斯哥大學(xué)的戴維·安德森說,這個計劃看起來在技術(shù)上是可行的。不過,鑒于高能激光束的潛在風(fēng)險,證明其安全性是另一回事。遠程電力系統(tǒng)自20世紀60年代以來一直是實驗室研究對象,但之前還沒有研制出能實際工作的原理樣機。該項目旨在于2019年初展示一款可投入使用的地對地電力傳輸系統(tǒng),接著在2020年展示一款地對空電力傳輸系統(tǒng)。

安德森說:“挑戰(zhàn)在于如何讓監(jiān)管當局相信它是安全的。具體來說,你必須說服他們,不會發(fā)生充電時激光束偏離無人機能量收集板的情況。”

 

資料圖片:美軍正在研發(fā)中的為固定翼無人機和四旋翼無人機激光充能示意圖。(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))

【延伸閱讀】無需降落:美軍研發(fā)激光充能技術(shù)可令無人機不間斷飛行

參考消息網(wǎng)1月16日報道 (文/黃晉一) 近日,據(jù)英國《每日郵報》網(wǎng)站報道,美國防部正計劃研發(fā)以“激光充能”為動力的“蝙蝠”無人機。當提到激光技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用時,人們會先和防空、反導(dǎo)及致盲等硬殺傷系統(tǒng)和效能聯(lián)系起來,但實際上,激光技術(shù)在雷達探測、能量傳輸?shù)绕渌矫嬉灿邪l(fā)揮作用。那么“激光充能”技術(shù)對未來無人機的作戰(zhàn)性能帶來怎樣的影響?本文就此為您解讀。

據(jù)英國《每日郵報》網(wǎng)站報道,美國防部計劃研發(fā)的這種新型激光動力無人機,將以蝙蝠和昆蟲為原型研制。這型無人跡具備更靈活的飛行性能,但與生物原型不同,在激光充能(又稱“激光充電”)技術(shù)進一步完善后,這些無人機甚至無需降落,可一直保持留空飛行。這種看似科幻小說中的新穎設(shè)計,實際早在6年前就已經(jīng)得到了成功實踐。2012年7月,美國洛克希德-馬丁公司(下文簡稱“洛馬”)旗下的“臭鼬工廠”與激光動力公司共同研發(fā)了一種利用光纖供電系統(tǒng),發(fā)射自由電子激光波束系統(tǒng)進行遠距離激光能量傳輸?shù)男录夹g(shù)。資料顯示,該系統(tǒng)并已完成了地面風(fēng)洞測試,內(nèi)容包括在風(fēng)洞內(nèi)使用地基激光充能系統(tǒng),為“潛行者”手擲式單兵無人機(該型機是“臭鼬工廠”專為美國特戰(zhàn)司令部研發(fā),于2006年投入服役,最大續(xù)航時間超過2小時,實用升限4600米,已在阿富汗執(zhí)行超過80次作戰(zhàn)行動)充能等。測試不僅大獲成功,而且成功將該型無人機的飛行時間增加到48小時以上,續(xù)航能力擴展了24倍。一個月后,洛馬公司網(wǎng)站報道稱,他們已經(jīng)完成了激光充能型“潛伏者”無人機的一系列戶外飛行測試,以驗證該技術(shù)的可行性。

 

圖為加州理工大學(xué)研制的蝙蝠機器人

戶外測試表明,激光充能系統(tǒng)可以在晝、夜條件下為“潛伏者”無人機傳輸能量,而且不會受到強風(fēng)和高溫影響(試驗專門選在偏僻沙漠中進行)。“潛伏者”在測試期間,安裝了一個輕型光電接收器和電源管理硬件,接收激光充電的最大有效范圍達600米。在激光能量傳輸時,該系統(tǒng)可以將波束跟蹤定位接收器的精度控制在厘米級,不僅不會破壞和影響“潛伏者”的正常飛行操作, 而且還不影響無人機進行盤旋、爬升等各種機動飛行。光纖激光充能技術(shù)由于光纖本身不會導(dǎo)電,不用擔(dān)心會遭受雷擊或短路影響,且在高電壓和強磁場環(huán)境下不會出現(xiàn)干擾。該系統(tǒng)唯一的不足在于激光充能系統(tǒng)的體積較為龐大,需要裝在一輛房車中。目前,洛馬公司宣稱他們的目標是將充能系統(tǒng)縮小到只有“2個行李箱”大小,以便特戰(zhàn)隊員攜帶。除單兵固定翼無人機外,在2013年5月,美國還進行了4旋翼無人機在垂直起降情況下的激光充能試驗。這種綽號“隱形塔”的充能系統(tǒng),可利用激光在任意條件下為無人機充電,在地基充能系統(tǒng)能源充足的情況下,可實現(xiàn)令無人機不間斷飛行。

除美國外,俄羅斯也于2016年10月完成了激光充能試驗。據(jù)俄新社報道,俄“能源”火箭航天公司成功地利用激光充能系統(tǒng)在一小時內(nèi),為1.5千米外的手機充了電。試驗主要在兩棟建筑物之間進行,其中一棟樓是“能源”公司位于莫斯科郊區(qū)的大樓。在試驗中,試驗人員在這棟樓的6樓安裝了激光充能裝置,并在1.5千米外的另一棟樓的樓頂安裝了總長10厘米的導(dǎo)光板(可對激光進行精確感應(yīng)),并接入常規(guī)移動電話的充電端口,可借助專門的儀器設(shè)備將激光能量轉(zhuǎn)化為電能。俄方人員接受采訪稱,該技術(shù)未來將用于為無人機或人造衛(wèi)星等航空航天裝備進行遠程充能。

從美俄兩國的試驗可看出,激光充能技術(shù)在未來軍事和航天領(lǐng)域都具有極大的發(fā)展?jié)摿Γ深A(yù)見其在未來最大應(yīng)用之一,就是可以近乎無限地延長軍用無人機的續(xù)航時間(只受搭載平臺的激光能源限制)。一旦激光充能裝置的技術(shù)得到完善并使其尺寸大幅縮小后,該裝置可以安裝到裝甲車、戰(zhàn)艦甚至運輸機上,為飛行中的無人機群進行“充能作業(yè)”,就像今天的空中加油一樣。與空中加油不同的是,激光充能系統(tǒng)不僅可以同時為多架無人機充能,而且無需要求無人機必須保持編隊或固定航線飛行,無疑能大幅提升無人機和充能平臺的作戰(zhàn)靈活性和戰(zhàn)場生存能力。此外,激光充能系統(tǒng)不僅能為無人機補充飛行用的燃料,甚至還可以包括武器,例如定向能武器所需的能源?;蛟S在不久的將來,過去科幻電影中設(shè)想的無需降落,還能連續(xù)多天作戰(zhàn)的無人機群會成為現(xiàn)實,人們對此將拭目以待。

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