Китайские ученые разработали технологию лазерной зарядки дронов в полете
Исследователи из Китая представили инновационную разработку, которая позволяет заряжать беспилотные летательные аппараты (БПЛА) непосредственно в воздухе, используя лазерное излучение, направленное с земли. Эта технология открывает перспективы для значительно более длительного пребывания дронов в воздухе без необходимости посадки для подзарядки.
Преодоление проблемы перегрева
Основным техническим вызовом при создании систем беспроводной передачи энергии высокой мощности всегда был критический перегрев оборудования. Мощные лазеры, используемые для передачи энергии, вызывали мгновенный нагрев компактных приемников, что приводило к снижению эффективности и повреждению компонентов.
Для решения этой проблемы китайские ученые создали двухслойное тандемное устройство. Верхний слой, состоящий из модифицированных перовскитных элементов, поглощает интенсивный лазерный свет и преобразует его в электричество. Нижний слой представляет собой термоэлектрический генератор, который использует остаточное тепло для выработки дополнительной электроэнергии за счет разницы температур. Для защиты от экстремальных температур, достигавших 80-90°C во время тестов, в конструкцию были интегрированы специальные теплобарьерные нанокристаллы.
Аэродинамическое охлаждение и эффективность
Исследователи отказались от установки громоздкого оборудования на корпус БПЛА, вместо этого разместив ультратонкий приемник под крылом беспилотника. Была разработана специальная система воздушных каналов. При движении дрона встречный поток воздуха проходит через крыло, естественным образом охлаждая тыльную сторону приемника. Этот принцип позволяет увеличить выработку дополнительной энергии термоэлектрическим слоем, поскольку чем больше разница температур между нагретой лазером лицевой поверхностью и охлажденной тыльной частью, тем выше эффективность.
В лабораторных условиях, с использованием зеленого лазерного луча, эффективность преобразования света в электроэнергию достигла показателя в 38,49 процента.
Будущие вызовы и перспективы
Несмотря на успешные лабораторные испытания прототипа, технология требует дальнейшей доработки перед выходом на коммерческий рынок. Инженерам предстоит решить ряд сложных задач. Необходимо научить оптические системы точно отслеживать движущийся дрон на расстоянии нескольких километров в различных погодных условиях. Также критически важно обеспечить безопасность полетов, исключив возможность случайного ослепления пилотов гражданской авиации мощным зеленым лазером.
В случае успешной реализации, данная технология позволит дронам выполнять продолжительные миссии, такие как мониторинг лесов, ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций и круглосуточная доставка грузов, без необходимости частых посадок для смены или зарядки батарей.
Дополнительные материалы:
- Китай представил гиперзвуковую ракету DF-17, которую сложно перехватить.
- Разработан новый 3D-материал, способный обманывать тепловизоры.
