Без приземления для зарядки: ученые научились питать дроны лазером
Ученые умеют заряжать дроны светом (фото: Pexels)
Китайские ученые разработали технологию, позволяющую заряжать дроны прямо во время полета с помощью лазера с земли.
Об этом сообщает РБК-Украина со ссылкой на исследование, опубликованное в ScienceDirect.
Как решали проблему?
Ученые объяснили: основным препятствием для передачи беспроводной энергии высокой мощности всегда оставался критический перегрев оборудования.
Мощные лазеры мгновенно нагревали компактные приемники - это приводило к потере эффективности и плавлению деталей.
Чтобы решить эту проблему, ученые создали двухслойное тандемное устройство .
- Верхний слой состоит из модифицированных перовскитных элементов, которые поглощают высокоинтенсивный лазерный свет и превращают его в электричество.
- Нижний слой - термоэлектрический генератор, утилизирующий остаточное тепло, генерируя дополнительную электроэнергию за счет разности температур.
Для дополнительной защиты от экстремальных температур (при тестах тепловизоры фиксировали нагрев до 80-90°C) в конструкцию интегрировали уникальные теплобарьерные нанокристаллы.
Прототип лазерного приемника, установленного под крылом неподвижной модели дрона, преобразует энергию зеленого лазера в электроэнергию, а воздушный поток, создаваемый пропеллером, отводит тепло через встроенные охлаждающие каналы (фото: Y. Han, X. Han)
Аэродинамика и новый метод охлаждения
Вместо установки громоздкого оборудования на корпус исследователи разместили ультратонкий приемник под крылом беспилотника и разработали специальную систему воздушных каналов .
При движении аппарата встречный поток воздуха проходит через крыло и естественным образом охлаждает тыльную сторону приемника.
Принцип прост: чем больше разность температур между раскаленной лазером лицевой поверхностью и охлажденной тыльной частью, тем больше дополнительной энергии производит термоэлектрический слой.
В лабораторных условиях с использованием зеленого лазерного луча эффективность превращения света в электроэнергию достигла 38,49 процента.
Вызовы и перспективы
Несмотря на успешные лабораторные тесты с запуском макета пропеллера, технология нуждается в дальнейшей доработке перед выходом на коммерческий рынок.
Инженерам предстоит решить ряд сложных задач: научить оптические системы точно отслеживать подвижный дрон на расстоянии нескольких километров в реальных погодных условиях, а также обеспечить безопасность полетов, чтобы высокомощный зеленый лазер случайно не ослепил пилотов гражданской авиации.
В случае успешной реализации технология позволит дронам выполнять длительные миссии по мониторингу лесов, ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций и круглосуточной доставки грузов без регулярных приземлений для замены батарей.
