الطاقة عن طريق الليزر: مشروع إمداد الطاقة للمروحية بواسطة المهندسين الصينيين
UAV من ذوي الخبرة مع لوحة شمسية
تتميز المركبات الجوية غير المأهولة من نوع الهليكوبتر بعدد من المزايا المميزة ، والتي أصبحت منتشرة على نطاق واسع بسببها. في الوقت نفسه ، هناك أيضًا عيوب ، أهمها محدودية مدة الرحلة ونطاقها. تم اقتراح طرق مختلفة لزيادة هذه المعايير ، وتم تقديم تطور آخر مثير للاهتمام من هذا النوع من قبل متخصصين من جامعة نورث وسترن الصينية للفنون التطبيقية.
الطائرات بدون طيار والليزر
كتبت العديد من المنشورات الصينية عن التطور الجديد للعلماء الصينيين في أوائل يناير. يقال ، مؤلف المشروع هو البروفيسور Li Xuelong وزملائه في SZPU. لقد قاموا مؤخرًا بتصميم وتطوير مفهوم أصلي طائرة بدون طيار لرحلة طويلة. ثم تم اختبار هذه الأفكار بتقنيات تجريبية.
الفكرة الرئيسية للمشروع هي إعادة هيكلة جذرية لنظام الطاقة بدون طيار. يجب إعادة طائرة كوادكوبتر كهربائية تقليدية مزودة ببطارية وهبطت لإعادة شحن البطارية أو استبدالها. يقترح Li Xuelong وزملاؤه إبقاء البطارية على متن الطائرة بدون طيار ، وكذلك تزويدها بلوحة شمسية منخفضة الكتلة. في الوقت نفسه ، يتم إدخال الجزء الأرضي في المجمع الذي يضم وحدات مسؤولة عن توليد الكهرباء. بالإضافة إلى ذلك ، تم تطوير وسائل لنقل الطاقة إلى الطائرات بدون طيار.
يشار إلى أن الليزر عالي الطاقة لا يستخدم حتى الآن إلا لمحاربة الطائرات بدون طيار. ومع ذلك ، يقترح المشروع من SZPU استخدام شعاع ليزر لنقل الطاقة من الجزء الأرضي من المجمع إلى الطائرات بدون طيار. يجب أن تقوم أتمتة المجمع بمراقبة الطائرة بدون طيار وتوجيه الشعاع بالضبط إلى لوحها الشمسي ، مما يضمن إمدادًا ثابتًا بالطاقة وإعادة شحن البطارية.
طور متخصصو SZPU جميع مكونات المجمع ، بما في ذلك البرامج الخاصة المسؤولة عن تتبع الطائرات بدون طيار وتوجيه الليزر. بمساعدة هذه المنتجات ، تم بالفعل إجراء العديد من الاختبارات في ظروف مختلفة. كانت الطائرة بدون طيار تعمل بالطاقة وتطير في الداخل وكذلك في الهواء الطلق ليلاً ونهارًا. بلغت مدة الرحلة القصوى 24 ساعة.
مرافق أرضية للاختبار في أوقات مختلفة من اليوم
وتجدر الإشارة إلى أن أنظمة نقل طاقة الليزر إلى الطائرات بدون طيار قد تم تطويرها بالفعل في الخارج. ومع ذلك ، تم استخدام طائرات بدون طيار من نوع الطائرات ، ولم تتجاوز المشاريع الحسابات أو التجارب في نفق الرياح وفي الهواء.
عناصر المجمع
وفقًا للبيانات المنشورة ، يشتمل مجمع تجريبي بدون طيار من SZPU على العديد من الأصول الثابتة. هذا هو نظام لتوليد الطاقة ونقلها على الأرض ، ووحدة تحكم للمشغل وطائرة بدون طيار نفسها. المبادئ العامة للعملية معروفة ، لكن لم يتم الإبلاغ عن التفاصيل. لم يتم أيضًا الكشف عن الخصائص الرئيسية للمجمع - سواء من أجل حماية النسخ أو لتجنب استخدام التكنولوجيا للأغراض العسكرية.
في التجارب ، تم استخدام كوادروكوبتر صغير الحجم بمحركات كهربائية. ربما ، أخذوا طائرة بدون طيار جاهزة متاحة في السوق للتجارب. كما يوحي المشروع ، بالإضافة إلى البطارية ، حصل على لوحة شمسية وأجهزة ذات صلة. الجهاز المربع معلق تحت الجسم.
على ما يبدو ، لم تتغير إلكترونيات الطائرات بدون طيار ، وكذلك وحدة تحكم المشغل. من النموذج الأولي ، مطلوب فقط القدرة على اتباع تعليمات المشغل أو الطيران والتعليق بشكل مستقل. ومع ذلك ، يمكن إضافة وظائف جديدة تتعلق بالتفاعل مع نظام الإمداد بالطاقة.
من الأهمية بمكان المرافق الأرضية للمجمع. وهي تشمل نظام إمداد الطاقة - من التيار الكهربائي أو من مولد. كما توجد محطة ضوئية الكترونية بها كاميرات وليزر بالقدرة المطلوبة. يتم التحكم في تشغيل المرافق الأرضية بواسطة نظام رقمي مستقل مع برنامج خاص.
يُذكر أن IES للمجمع قادر على أخذ الطائرة بدون طيار للمرافقة وتتبع جميع تحركاتها داخل منطقة الرؤية. الكمبيوتر مسؤول عن التتبع ؛ يمكن للمشغل التركيز على المهمة الرئيسية. عندما تحتاج البطارية إلى إعادة الشحن ، يقوم نظام التحكم تلقائيًا بتوجيه شعاع الليزر إلى اللوحة الشمسية ويحملها.
الطائرات بدون طيار في الهواء
يحدد نظام التحكم مدى الطائرة بدون طيار ويراقب العوامل الأخرى. مع أخذها في الاعتبار ، يغير الأتمتة قوة وتركيز الحزمة. نتيجة لذلك ، يتم ضمان إمداد مستمر بنفس الطاقة ، بغض النظر عن الوضع المتبادل للطائرة بدون طيار ومنظمة التعاون الاقتصادي ، والظروف الخارجية ، وما إلى ذلك. عند اكتشاف عائق في مسار الحزمة ، يتم تقليل الطاقة إلى قيمة آمنة.
الفوائد المرجوة
مبادئ تشغيل مثل هذا المجمع بسيطة للغاية. بعد الشحن "العادي" ، يمكن للطائرة بدون طيار أن تقلع وتؤدي المهام الموكلة إليها. بعد الانتهاء من معظم شحن البطارية ، يجب أن تعود الطائرة بدون طيار إلى منطقة الشحن ، حيث ستعثر عليها منظمة التعاون الاقتصادي وتبدأ في "إبرازها" باستخدام الليزر. بعد تلقي الطاقة وإعادة شحن البطارية ، ستكون الطائرة بدون طيار قادرة على مواصلة العمل في الهواء. يمكن تكرار هذه الدورة عدة مرات متتالية ، اعتمادًا على خصائص المهمة والاحتياجات الحالية.
مجمع بهذه القدرات له مزايا واضحة. بادئ ذي بدء ، هذه زيادة حادة في المدة المحتملة للرحلة والقدرة على الاستغناء عن الهبوط. لا يتعين على الطائرة بدون طيار العودة إلى الأرض لإعادة الشحن أو تغيير البطارية. في بعض الحالات ، سيكون قادرًا على الشحن من الليزر دون مغادرة منطقة العمل والاستمرار في العمل.
يجب أن يؤدي المجمع غير المأهول بهذه القدرات مهام المراقبة والاستطلاع على المدى الطويل. في الوقت نفسه ، ستكون الطائرة بدون طيار قادرة على العمل على مسافة ما من المرافق الأرضية ، مما يسمح لها بالعودة في الوقت المناسب لإعادة الشحن. يفترض المطورون أن المجمع سيكون مفيدًا في مراقبة المواقف المختلفة ، أثناء عمليات البحث والإنقاذ ، إلخ.
في المستقبل ، لا يتم استبعاد إنشاء طائرات بدون طيار كبيرة مزودة بإمدادات طاقة الليزر. بناءً عليها ، يمكن بناء شبكة نقل جوي كاملة الحجم. ومع ذلك ، ستتطلب طائرة بدون طيار كبيرة بنية تحتية أرضية مناسبة.
تجدر الإشارة إلى أن نظام تزويد الطاقة المقترح SZPU لا يخلو من العيوب التي تجعل من الصعب تطويره ونشره ، وكذلك يفرض قيودًا على التشغيل. تم التعامل مع بعض الصعوبات في مرحلة التطوير ، ويمكن توقع نجاحات جديدة. ومع ذلك ، فإن التخلص من جميع المشاكل ليس مضمونًا بعد.
عمل مصدر طاقة الليزر في تمثيل الفنان
ترتبط جميع الصعوبات تقريبًا بالمبدأ المختار لنقل الطاقة. يتطلب تتبعًا دقيقًا للطائرات بدون طيار وتوجيهًا بالليزر ، الأمر الذي يتطلب أجهزة وبرامج معقدة إلى حد ما. بالإضافة إلى ذلك ، فإن شعاع الليزر ليس فعالًا للغاية ، ويمكن تقليل هذا الرقم بشكل أكبر بسبب العوامل الخارجية.
يجب أيضًا مراعاة الحاجة إلى طاقة الحزمة المناسبة لشحن البطارية بسرعة. مع الإهمال في التعامل ، تتوقف OES الأرضية فعليًا في مجمع ليزر قتالي ويمكن أن تسبب ضررًا للأشياء المحيطة أو حتى للطائرة بدون طيار نفسها. وبالتالي ، يمكن أن يتسبب الليزر في إتلاف بصريات طائرة الاستطلاع بشكل لا رجعة فيه.
يدعي مطورو المشروع من SZPU أنهم تمكنوا من إنشاء معدات تحكم بالوظائف اللازمة. حلقت طائرة بدون طيار ذات خبرة في ظروف مختلفة حول المرافق الأرضية وصعدت إلى ارتفاع عشرات الأمتار. يُذكر أنه في جميع الحالات تم نقل طاقة كافية ، ولم تتلق البيئة أي ضرر.
حتى الآن ، نحن نتحدث فقط عن طائرة بدون طيار صغيرة الحجم ، وعلى هذا النطاق أظهر المجمع نفسه جيدًا. في المستقبل ، من المخطط تطوير المشروع وزيادة الطائرة بدون طيار ، وكذلك زيادة طاقة الليزر. ليس من الواضح بعد ما إذا كان النظام المطور قابلاً للتطوير أو ما إذا كانت هذه العملية يمكن أن تؤدي إلى مشاكل غير قابلة للحل. لكن التجارب الأولى تبعث على التفاؤل.
على مبادئ جديدة
الغالبية العظمى من الطائرات بدون طيار الحديثة من نوع طائرات الهليكوبتر تطير باستخدام البطاريات. إذا كان من الضروري زيادة النطاق ، يتم استخدام مبدأ الطيران المربوط - يتم سحب كابل خلف الطائرة بدون طيار ، يتم من خلاله توفير الكهرباء من الأرض. تقتصر مدة هذه الرحلة على مصدر الطاقة فقط ، لكن المروحية المربوطة لا يمكنها الطيران بحرية.
ينفذ المشروع الصيني الجديد طريقة أخرى لزيادة مدة الرحلة - من خلال مبدأ خاص لنقل الطاقة. يتم بالفعل اختبار قابلية تشغيل المفهوم باستخدام طائرة بدون طيار ذات خبرة ومعدات أخرى. سيحدد الوقت ما إذا كان متخصصو SZPU قادرين على حل جميع مهام المرحلة الحالية والانتقال إلى المرحلة التالية.
معلومات