الطاقة عن طريق الليزر: مشروع إمداد الطاقة للمروحية بواسطة المهندسين الصينيين

20
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.
20 تعليقات
معلومات
عزيزي القارئ ، من أجل ترك تعليقات على المنشور ، يجب عليك دخول.
  1. +3
    1 فبراير 2023 04:49 م
    التكنولوجيا الفائقة بالطبع ، لكن روسيا بشكل عام تحتاج إلى تطوير بعض الطائرات بدون طيار على الأقل ، وليس قبل ذلك.

    تقتصر مدة هذه الرحلة على مصدر الطاقة فقط ، لكن المروحية المربوطة لا يمكنها الطيران بحرية.
    لكن القيود في النطاق (ليس أسوأ من الكابل) ، والطقس (ومع ذلك ، فإن الرياح القوية للكابل هي أيضًا عائق) وميزات الكشف. ويمكن فصل الكابل إذا لزم الأمر ، يكون الموصل أخف من لوحة الاستقبال بأي شكل من الأشكال.
    1. -3
      1 فبراير 2023 07:42 م
      1. الآن سيبدأ عشاق أسطول الإبحار و Arquebus والنار اليونانية. سيثبتون عدم جدوى إعادة تحميل الطائرات بدون طيار عن بعد في الأحوال الجوية السيئة.
      2. الفكرة ، بالإضافة إلى الفكرة العملية ، رائعة جدًا. على سبيل المثال ، عندما تغادر طائرة بدون طيار المعركة وتطير لإعادة الشحن ، لتحل محل طائرة بدون طيار مشحونة بالفعل. أو عندما تلعب الطائرات بدون طيار دور "حقل ألغام" في الدفاع الجوي ، فإنها تعيق قطاعات كاملة من المجال الجوي تمامًا. ثم تشكيل قبة.
      3. يرسل الشيوعيون الصينيون تحياتهم الحارة إلى بناة الرأسمالية المتقدمة في قوة عظمى شمالية سابقة.
      1. +5
        1 فبراير 2023 08:54 م
        الاستخدام العملي فقط إذا كان من الضروري "تعليق" الطائرة بدون طيار في منطقة قريبة واحدة ، على سبيل المثال ، للمراقبة المستمرة. في البقية ، من الأسهل الطيران والهبوط وإعادة الشحن بهدوء. إذا كنت في حاجة إليها بشكل عاجل ، فما عليك سوى استبدال البطاريات.
        حسنًا ، الفائدة كتجربة علمية ، البحث عن الأفكار وحل المشكلات الفنية. مفهوم.
  2. +1
    1 فبراير 2023 04:55 م
    وما هي قوة الليزر لشحن البطارية وفي نفس الوقت لا تقلى المروحية نفسها! مثير للاهتمام...
  3. -1
    1 فبراير 2023 05:15 م
    من المؤكد أن التطوير النظري ، في المستقبل البعيد ، سوف يدخل حيز التنفيذ ، ولكن حتى الآن - تطوير المبادرة فقط والنماذج التجريبية فقط - معقد للغاية. من الضروري تطوير شيء من هذا القبيل حتى لا تتخلف عن الركب ، ولكن في حد ذاته لا تقود موجة بأسلوب المراتب حول "لا مثيل لها في العالم / / الأفضل في العالم" - ولكن دعنا نحقق مائة ألف ميل - وفي سلسلة ، سيكون هناك F-35 كحد أدنى
  4. -2
    1 فبراير 2023 05:30 م
    حسنًا ، أولاً ، ما هو المصطلح: "نوع الهليكوبتر"؟ هل تسمى الطائرات المروحية الرباعية ، والسداسية ، والمروحيات الأوكتوكبترية؟ ألم أسمع هذا! هي مروحية خاصة بهم!) فلماذا لا "صوت": "طائرة بدون طيار من نوع متعدد المروحيات" أو ، أفضل ، "طائرة بدون طيار متعددة المروحيات ... مروحية بدون طيار" !؟
    1. -1
      1 فبراير 2023 05:58 م
      ثانيًا ، كما لاحظ المؤلف نفسه ، فإن فكرة مصدر طاقة "الليزر" ليست جديدة! (بالمناسبة ، خلال ذروة الاهتمام بتقنيات الليزر ، تم اقتراح محرك صاروخي "ليزر"! ) بالإضافة إلى فكرة "الليزر" ومازر ورادار قوي! هناك عدة خيارات لتنفيذ التيار الكهربائي "الليزر" (وبدون الألواح الشمسية ...)! لكن ، كما قالت شخصية سينمائية معينة: "كل هذا معقد!" ... هناك نظام في الطيران لتزويد الطائرات بالوقود في الهواء ... ومن قال إنه لا يمكنك سوى تزويد "الكيروسين" بالوقود بهذه الطريقة؟ بعد كل شيء ، بالإضافة إلى محطات الوقود ، ظهرت EZS (محطات الشحن الكهربائية) أيضًا على الأرض! حسنًا ، هنا ... لننقل EZS إلى ارتفاع في الغلاف الجوي ...!
      1. 0
        1 فبراير 2023 09:35 م
        لا تعتبرني مملًا ، لكن المؤلف على حق. أنت تستخدم كلمات غير موجودة تتكون من رقم (مثل quadro ، أو متعدد غير محدد) و COPTER غير موجود. الحقيقة هي أن كلمة هليكوبتر عبارة عن مركب من كلمتين - هيليكون - برغي وبتر - جناح ، ومن ثم - روتور وينج ، وبالتالي فمن الصحيح أن نقول نوع الهليكوبتر. اللغة الروسية مسدودة بالفعل بشكل رهيب ، وكلمة kopter (kokrylo) هي واحدة من كتل هذه القمامة. حقيقة أن هذه الكلمة قد ترسخت في اللغة لا تنفي عدم وجود معنى لها.
  5. +4
    1 فبراير 2023 06:39 م
    بسبب مبدأ نقل الطاقة الخاص.

    هل توصل الصينيون إلى فيزياء "غير نيوتونية - أينشتينية"؟ بعض Lao Tzu II ، حيث لا يوجد مفهوم للكفاءة؟
  6. +2
    1 فبراير 2023 09:33 م
    ينفذ المشروع الصيني الجديد طريقة أخرى لزيادة مدة الرحلة - من خلال مبدأ خاص لنقل الطاقة.

    لا يوجد "مبدأ خاص لنقل الطاقة" موجود في الطبيعة. هناك قانون للحفاظ على الطاقة ، والذي بموجبه يمكن نقل الطاقة من جسم إلى آخر ، وكذلك يتم تحويل نوع واحد من الطاقة إلى نوع آخر.
    في عام 2010 ، في الولايات المتحدة ، حلقت طائرة رباعية من شركة PowerLight الأمريكية لمدة 12 ساعة ، لتلقي الطاقة من خلال شعاع الليزر.
    في عام 2012 ، بقيت طائرة Stalker UAV ، وهي تطوير مشترك لشركة Lockheed Martin و LaserMotive ، في الهواء لمدة 48 ساعة.

    أهم عيب في طريقة النقل هذه هو كفاءتها المنخفضة - لا تزيد عن 25٪.

    لذلك ، لا يوجد شيء مثير في التطورات الصينية. و "المبدأ الخاص" أيضًا. كل ذلك وفق قوانين الفيزياء.
    1. -1
      1 فبراير 2023 18:13 م
      حسنًا ، في الحرب ، الكفاءة ليست هي الشيء الرئيسي ، ولكن إذا فكرت في الأمر - أن يكون لديك ليزر قوي (مع حرارة طفيلية ، غير أقنعة) داخل نصف قطر خط البصر لماذا؟ توفير المال على البطارية؟ .. إذا كنا نتحدث عن المراقبة المستمرة من مروحية ، مثل تعليق طائرة أواكس صغيرة فوق سفينة متحركة (ذات صلة بالصين) ، فإن السلك يعد حلاً ممتازًا وبسيطًا. على الرغم من أنه ، ربما ، بدءًا من طول معين ، سيصبح وزنه غير مقبول وسيكون الليزر أكثر ربحًا؟ على سبيل المثال ، 1 كم فوق السحب ، سيزيد بشكل مثالي من نصف قطر الرؤية.

      افتراضيًا ، هل من الممكن تخيل سفينة المستقبل بتقنيات الليزر المثبتة - لإسقاط نفس الطائرات بدون طيار - والتي يمكنها تغذية الطائرات بدون طيار الخاصة بها بطاقة منخفضة؟ أو حتى لديك ليزر مخصص ، وهو غير مكلف ، لأن تقنيات الليزر (لهذا الوقت المستقبلي) قد تم تطويرها بالفعل وهي ضخمة؟
  7. 0
    1 فبراير 2023 12:38 م
    الفكرة جيدة ولكنها بديهية وذات كفاءة منخفضة. أقترح خيارًا أكثر إثارة للاهتمام. إذا لم أكن مخطئًا ، فإن شعاع الليزر في الهواء يخلق قناة مؤينة - موصل. عوارض - اثنان من الموصلات. وهذه دائرة كهربائية مغلقة بالفعل ، يمكن من خلالها نقل الطاقة بكفاءة أكبر. يبقى أن نصل بهذه الفكرة إلى طريق مسدود منطقي. أعطي.
  8. +1
    1 فبراير 2023 16:49 م
    أعطي المعرفة لبناة الطائرات بدون طيار المحليين. نقوم بربط مصباح يدوي فوق اللوحة الشمسية بشريط كهربائي أزرق وفويلا ، الطائرة بدون طيار الأبدية جاهزة)))). أطالب بجميع الجوائز في العالم لمثل هذا التطور المذهل! ابتسامة
  9. +1
    1 فبراير 2023 23:46 م
    انه شيء جيد. ليس في كل مكان ، بالطبع ، قابل للتطبيق. للعمليات القتالية ، ربما باستثناء الأنشطة الدفاعية (عندما لا يكون العدو قادرًا على التأثير على كل من حزمة الإمداد والتركيب والأفراد الذين يولدونها). لكن في أوقات السلم ، فإن حرس الحدود هم الأكثر. لحماية الأشياء الخاصة في أعماق المنطقة أيضًا. مرة أخرى ، عليك أن تحسب. ربما تكون "الدراجة البخارية" العادية أكثر فعالية من حيث التكلفة.
  10. 0
    2 فبراير 2023 05:29 م
    من يسعى ، سيجد الحل الصحيح. الليزر أو الألواح الشمسية أو توصيل بطارية جديدة بواسطة طائرة بدون طيار أخرى إلى "منطقة الشحن" ، والتي يمكن أن تكون إما في الهواء أو على الأرض. أو إعادة الشحن من الشمس على ارتفاع السماء.
    لا أحد ، لذا آخر ، لكنهم سيخرجون بشيء ...
    1. 0
      31 مارس 2023 19:12 م
      إنهم لا يخترعون أي شيء ، كل شيء بصراحة ، مسروق ونسخ بصراحة.
  11. +1
    2 فبراير 2023 11:22 م
    من الرائع الحصول على منح بحثية ، لكن نقل الطاقة القائم على الليزر لا يعمل في الطقس الغائم ، ويقتل الطيور ويجعل من السهل اكتشاف الطائرات بدون طيار في حالة الحرب. لذا فهو رأيي المتواضع.
  12. 0
    31 مارس 2023 19:09 م
    يبدو أن الصينيين وجدوا حقيبتي مع مجلات "تقنية الشباب" 80 عامًا
  13. -1
    7 أبريل 2023 14:16
    هذا هراء كامل. تقدير تكلفة طائرة بدون طيار على بطارية وكم تكلفة ليزر كيلو واط مع نظام تتبع دقيق! علاوة على ذلك ، أخف سحابة من الدخان أو الغبار ، و- مرحبًا ، الأرض! هذا المقال هو golem manilovism.
  14. 0
    29 أبريل 2023 09:35
    أولاً ، من الصعب جدًا الخروج مما يجعله مكلفًا للغاية! أسهل تغيير تلقائي للطائرات بدون طيار فوق الجسم لإعادة الشحن ، عندما تقلع طائرة بدون طيار مشحونة! تم قبول المنشور ، وتم تمرير الوظيفة.