人機(jī)的續(xù)航時(shí)間影響其任務(wù)執(zhí)行時(shí)間，當(dāng)前無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)成為了提高續(xù)航能力的瓶頸。激光在給機(jī)上和飛行中電池充電方面具有理論可能性，可使飛行時(shí)間無(wú)限長(zhǎng)，無(wú)需著陸重新加油。

我國(guó)西北工業(yè)大學(xué)的研究人員展示了一種永遠(yuǎn)不需要降落的無(wú)人機(jī)，這要?dú)w功于一個(gè)遠(yuǎn)程充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)地面上的自適應(yīng)目標(biāo)追蹤激光器提供電力。該系統(tǒng)使用無(wú)人機(jī)底部的光電轉(zhuǎn)換器來(lái)獲取激光的能量。這類系統(tǒng)在無(wú)線電力傳輸方面做得相當(dāng)不錯(cuò)，盡管轉(zhuǎn)換效率并不高。

在傳輸端，電力對(duì)激光器的效率可能在50%~85%之間，而在接收端，可能又會(huì)損失50%左右的能量。但是電相較其他能源而言較為便宜，如果能讓無(wú)人機(jī)持續(xù)留空，這些損失是可以接受的。

長(zhǎng)三角激光聯(lián)盟陳長(zhǎng)軍

，贊

24

長(zhǎng)三角激光聯(lián)盟陳長(zhǎng)軍

，贊

9

總部位于華盛頓的PowerLight公司，前身為L(zhǎng)aserMotive早在2012年就展示了類似的無(wú)線無(wú)人機(jī)充電系統(tǒng)，在風(fēng)洞中使一架大型無(wú)人機(jī)保持48小時(shí)的飛行，并為洛克希德·馬丁公司的一架Stalker無(wú)人機(jī)在室外600米（1,970英尺）范圍內(nèi)供電。

研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種“智能視覺(jué)跟蹤算法”，以保持其光束對(duì)準(zhǔn)無(wú)人機(jī)，以及一個(gè)自適應(yīng)光束整形系統(tǒng)，可以補(bǔ)償大氣密度的變化。團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了一種識(shí)別障礙物的方法，并迅速將光束的功率調(diào)整到一個(gè)安全水平。他們用一架小型四旋翼飛機(jī)對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試，并演示了它在室內(nèi)開燈和關(guān)燈時(shí)的工作情況，以及夜間在室外的工作情況，視頻顯示無(wú)人機(jī)達(dá)到的高度可能在10米左右（33英尺）。

當(dāng)無(wú)人機(jī)飛行時(shí)，一個(gè)基于地面的萬(wàn)向節(jié)對(duì)其進(jìn)行跟蹤和定位?？蒲袌F(tuán)隊(duì)在室內(nèi)和室外，在日光、人造光和弱光下對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試。激光系統(tǒng)的遠(yuǎn)程能力表明，這種系統(tǒng)可以為更高海拔的無(wú)人機(jī)操作打開大門，這可以有效地創(chuàng)造持久的空中平臺(tái)，能夠有點(diǎn)像低空衛(wèi)星——盡管在多旋翼式平臺(tái)方面，它們的使用可能仍然取決于天氣。

鑒于這些設(shè)備將激光指向天空，預(yù)計(jì)也會(huì)有一些監(jiān)管上的阻力。團(tuán)隊(duì)沒(méi)有透露激光器的輸出功率、系統(tǒng)的范圍或其效率，理由是該設(shè)備的軍事潛力。但這顯然是一個(gè)早期階段的實(shí)驗(yàn)室原型。

另一方面，PowerLight似乎更接近于商業(yè)化，該公司說(shuō)它正在研究長(zhǎng)距離、輕量級(jí)和緊湊型的無(wú)線激光電力傳輸，具有功能性安全關(guān)閉系統(tǒng)和不受天氣條件影響的工作能力。

撇開軍事應(yīng)用不談，考慮一下無(wú)線電源對(duì)其他電動(dòng)飛機(jī)的影響是很有趣的，特別是耗電的eVTOL空中出租車，對(duì)于它們來(lái)說(shuō)，電池密度和續(xù)航能力是主要的問(wèn)題。當(dāng)這些東西飛過(guò)頭頂時(shí)，全市范圍內(nèi)的激光充電器為其供應(yīng)能量，可以幫助這些東西產(chǎn)生更多的商業(yè)意義——但在這種東西獲得法律批準(zhǔn)并準(zhǔn)備在城市使用之前，還有很長(zhǎng)的路要走。

據(jù)長(zhǎng)三角G60激光聯(lián)盟秘書處了解， 美國(guó)國(guó)防部預(yù)研局計(jì)劃在“無(wú)處不在的能量補(bǔ)充-能量束投射演示”（Super PBD）項(xiàng)目下演示這一能力，該項(xiàng)目將使用激光能量來(lái)擴(kuò)展“沉默獵鷹”太陽(yáng)能電動(dòng)無(wú)人機(jī)的任務(wù)時(shí)間。

圖 利用電池和太陽(yáng)能，“沉默獵鷹”無(wú)人機(jī)可在空中停留6h。美國(guó)國(guó)防部預(yù)研局希望通過(guò)激光補(bǔ)充電池來(lái)大大延長(zhǎng)其任務(wù)時(shí)間

圖 “沉默獵鷹”太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)

無(wú)處不在的能量補(bǔ)充-能量束投射演示”是一個(gè)創(chuàng)新項(xiàng)目，在測(cè)試中將驗(yàn)證使用激光光源給機(jī)上和飛行中電池充電的可行性，通過(guò)使用串聯(lián)的“飛行”和“飛行并充電”循環(huán)，理論上可使飛行時(shí)間無(wú)限長(zhǎng)，無(wú)需著陸重新加油。

圖　沉默獵鷹”的尾部將被改裝，以吸收由激光傳輸?shù)墓饽?/p>

圖 　 耐久性是無(wú)人機(jī)的關(guān)鍵要求。 2018年8月，空客公司的“西風(fēng)” （Zephyr）太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)在空中持續(xù)飛行了25天