انرژی توسط لیزر: پروژه تامین برق برای هلی کوپتر توسط مهندسان چینی
پهپاد مجرب با پنل خورشیدی
وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین از نوع هلیکوپتر دارای چندین مزیت مشخصه هستند که به همین دلیل گسترده شده اند. در عین حال، معایبی نیز وجود دارد که اصلی ترین آنها محدود بودن مدت و برد پرواز است. روشهای مختلفی برای افزایش این پارامترها پیشنهاد میشود و پیشرفت جالب دیگری از این دست توسط متخصصان دانشگاه پلیتکنیک شمال غربی چین ارائه شده است.
پهپاد و لیزر
چندین نشریه چینی در مورد پیشرفت جدید دانشمندان چینی در اوایل ژانویه نوشتند. بر اساس گزارش ها، نویسنده این پروژه پروفسور لی زولونگ و همکارانش در SZPU است. آنها اخیراً یک مفهوم اصلی را طراحی و توسعه دادند پهپاد برای یک پرواز طولانی سپس این ایده ها با تکنیک های تجربی مورد آزمایش قرار گرفتند.
ایده اصلی این پروژه بازسازی بنیادی سیستم قدرت پهپاد است. یک کوادکوپتر برقی معمولی مجهز به باتری باید برگردانده شود و برای شارژ مجدد یا تعویض باتری فرود آید. لی زولونگ و همکارانش پیشنهاد میکنند باتری را روی هواپیمای بدون سرنشین نگه دارند و همچنین آن را به یک پنل خورشیدی کم جرم مجهز کنند. همزمان، قسمت زمینی نیز به مجموعه وارد می شود که شامل واحدهایی است که وظیفه تولید برق را بر عهده دارند. علاوه بر این وسایلی برای انتقال انرژی به پهپاد توسعه داده شده است.
خاطرنشان می شود که لیزرهای پرقدرت تاکنون فقط برای مبارزه با هواپیماهای بدون سرنشین استفاده می شود. با این حال، پروژه SZPU پیشنهاد می کند که از پرتو لیزر برای انتقال انرژی از قسمت زمینی مجموعه به پهپاد استفاده شود. اتوماسیون این مجموعه باید پهپاد را زیر نظر داشته باشد و پرتو را دقیقاً به سمت پنل خورشیدی آن هدایت کند و از منبع تغذیه ثابت و شارژ مجدد باتری اطمینان حاصل کند.
متخصصان SZPU تمامی اجزای این مجموعه را توسعه داده اند، از جمله نرم افزار ویژه ای که مسئول ردیابی پهپاد و اشاره لیزر است. با کمک این محصولات قبلاً چندین آزمایش در شرایط مختلف انجام شده است. این پهپاد نیرو می گرفت و شبانه روز در داخل و خارج از خانه پرواز می کرد. حداکثر مدت پرواز به 24 ساعت رسید.
امکانات زمینی برای آزمایش در ساعات مختلف روز
لازم به ذکر است که سیستم های انتقال انرژی لیزری به پهپادها قبلاً در خارج از کشور توسعه یافته است. با این حال، پس از آن از هواپیماهای بدون سرنشین از نوع هواپیما استفاده شد و پروژه ها فراتر از محاسبات یا آزمایشات در یک تونل باد و در هوا حرکت نکردند.
عناصر مجموعه
بر اساس داده های منتشر شده، یک مجتمع آزمایشی بدون سرنشین از SZPU شامل چندین دارایی ثابت است. این یک سیستم تولید و انتقال برق زمینی، یک کنسول اپراتور و خود پهپاد است. اصول کلی عملیات مشخص است، اما جزئیات گزارش نشده است. ویژگی های اصلی مجموعه نیز فاش نشده است - هم برای محافظت از کپی و هم برای جلوگیری از استفاده از فناوری برای مقاصد نظامی.
در آزمایشها از یک کوادروکوپتر کوچک با موتور الکتریکی استفاده شده است. احتمالاً یک پهپاد آماده که در بازار موجود است را برای آزمایش گرفته اند. همانطور که پروژه پیشنهاد می کند، علاوه بر باتری، یک پنل خورشیدی و دستگاه های مرتبط را نیز دریافت کرد. دستگاه مربع زیر بدنه معلق است.
ظاهراً لوازم الکترونیکی پهپاد و همچنین کنسول اپراتور تغییر نکرده است. از نمونه اولیه، فقط توانایی پیروی از دستورالعمل های اپراتور یا پرواز مستقل و آویزان کردن مورد نیاز است. با این حال، عملکردهای جدید مربوط به تعامل با سیستم منبع تغذیه را می توان اضافه کرد.
بیشترین علاقه امکانات زمینی مجموعه است. آنها شامل یک سیستم منبع تغذیه هستند - از شبکه اصلی یا از یک ژنراتور. همچنین یک ایستگاه نوری-الکترونیکی با دوربین و لیزر با توان لازم وجود دارد. عملکرد تاسیسات زمینی توسط یک سیستم دیجیتال مستقل با نرم افزار ویژه کنترل می شود.
گزارش شده است که IES مجموعه قادر است پهپاد را برای اسکورت بگیرد و تمام حرکات آن را در محدوده دید ردیابی کند. کامپیوتر مسئول ردیابی است. اپراتور می تواند بر روی کار اصلی تمرکز کند. هنگامی که باتری نیاز به شارژ مجدد دارد، سیستم کنترل به طور خودکار پرتو لیزر را به سمت پنل خورشیدی هدایت می کند و آن را نگه می دارد.
پهپاد در هوا
سیستم کنترل برد پهپاد را تعیین می کند و سایر عوامل را زیر نظر دارد. با در نظر گرفتن آنها، اتوماسیون قدرت و تمرکز پرتو را تغییر می دهد. به همین دلیل، بدون توجه به موقعیت متقابل پهپاد و ECO، شرایط خارجی و غیره، منبع تغذیه ثابت همان قدرت تضمین می شود. هنگامی که یک مانع در مسیر پرتو تشخیص داده می شود، قدرت به مقدار مطمئن کاهش می یابد.
مزایای مورد نظر
اصول عملکرد چنین مجموعه ای بسیار ساده است. پس از شارژ «عادی»، پهپاد می تواند بلند شود و وظایف محول شده خود را انجام دهد. پس از انجام بیشتر شارژ باتری، پهپاد باید به منطقه شارژ بازگردد، جایی که ECO آن را پیدا می کند و شروع به "برجسته کردن" آن با لیزر می کند. با دریافت انرژی و شارژ مجدد باتری، پهپاد قادر به ادامه کار در هوا خواهد بود. چنین چرخه ای بسته به ویژگی های ماموریت و نیازهای فعلی می تواند چندین بار پشت سر هم تکرار شود.
مجموعه ای با چنین قابلیت هایی مزایای آشکاری دارد. اول از همه، این افزایش شدید مدت زمان پرواز و توانایی انجام بدون فرود است. لازم نیست پهپاد برای شارژ مجدد یا تعویض باتری به زمین بازگردد. در برخی شرایط، او قادر خواهد بود حتی بدون خروج از محل کار و ادامه کار، از لیزر شارژ شود.
یک مجموعه بدون سرنشین با چنین قابلیت هایی باید وظایف نظارت و شناسایی طولانی مدت را انجام دهد. در عین حال، پهپاد قادر خواهد بود در فاصله ای از تأسیسات زمینی کار کند و به آن امکان می دهد به موقع برای شارژ مجدد بازگردد. توسعه دهندگان فرض می کنند که این مجموعه در نظارت بر موقعیت های مختلف، در طول عملیات جستجو و نجات و غیره مفید خواهد بود.
در آینده ایجاد پهپادهای بزرگ با منبع تغذیه لیزری منتفی نیست. بر اساس آنها می توان یک شبکه حمل و نقل هوایی در اندازه کامل ایجاد کرد. با این حال، یک پهپاد بزرگ به زیرساخت زمینی مناسب نیاز دارد.
لازم به ذکر است که سیستم منبع تغذیه SZPU پیشنهادی بدون اشکال نیست که توسعه و استقرار آن را دشوار می کند و همچنین محدودیت هایی را برای عملکرد اعمال می کند. برخی از مشکلات در مرحله توسعه برطرف شد و می توان انتظار موفقیت های جدیدی را داشت. با این حال، رهایی از همه مشکلات هنوز تضمین نشده است.
کار منبع تغذیه لیزر در نمایندگی هنرمند
تقریباً تمام مشکلات با اصل انتخاب شده انتقال انرژی مرتبط است. این نیاز به ردیابی دقیق پهپاد و هدایت لیزری دارد که به سخت افزار و سیستم های نرم افزاری نسبتاً پیچیده ای نیاز دارد. علاوه بر این، پرتو لیزر کارایی چندانی ندارد و این رقم به دلیل عوامل خارجی می تواند بیشتر کاهش یابد.
همچنین باید در نظر داشت که برای شارژ سریع باتری به قدرت پرتو مناسب نیاز است. با برخورد بی دقت، OES زمینی در واقع در یک مجموعه لیزری رزمی متوقف می شود و می تواند به اشیاء اطراف یا حتی خود پهپاد آسیب برساند. بنابراین، لیزر می تواند به طور غیر قابل برگشتی به اپتیک هواپیماهای شناسایی آسیب برساند.
توسعه دهندگان این پروژه از SZPU ادعا می کنند که آنها موفق به ایجاد تجهیزات کنترلی با عملکردهای لازم شدند. یک پهپاد مجرب در شرایط مختلف در اطراف تاسیسات زمینی پرواز کرد و تا ارتفاع ده ها متری صعود کرد. گزارش شده است که در همه موارد انرژی کافی منتقل شده و محیط زیست هیچ آسیبی ندیده است.
تا اینجا ما فقط در مورد یک پهپاد کوچک صحبت می کنیم و در این مقیاس این مجموعه به خوبی خود را نشان داده است. در آینده قرار است این پروژه توسعه یابد و پهپاد افزایش یابد و همچنین قدرت لیزر افزایش یابد. اینکه آیا سیستم توسعه یافته مقیاس پذیر است یا اینکه آیا این فرآیند می تواند منجر به مشکلات غیرقابل حل شود هنوز مشخص نیست. اما اولین آزمایش ها باعث خوش بینی می شود.
روی اصول جدید
اکثریت قریب به اتفاق پهپادهای مدرن از نوع هلیکوپتر با استفاده از باتری پرواز می کنند. در صورت لزوم افزایش برد، از اصل پرواز متصل استفاده می شود - کابلی در پشت هواپیمای بدون سرنشین کشیده می شود که از طریق آن برق از زمین تامین می شود. مدت زمان چنین پروازی فقط با منبع تغذیه محدود می شود، اما هلی کوپتر متصل نمی تواند آزادانه پرواز کند.
پروژه جدید چینی راه دیگری را برای افزایش مدت پرواز - از طریق یک اصل ویژه انتقال انرژی - اجرا می کند. عملکرد این کانسپت در حال حاضر با استفاده از یک پهپاد با تجربه و تجهیزات دیگر در حال آزمایش است. اینکه آیا متخصصان SZPU قادر خواهند بود تمام وظایف مرحله فعلی را حل کنند و به مرحله بعدی بروند، زمان نشان خواهد داد.
- ریابوف کریل
- SZPU PRC
اطلاعات