Безпілотники заряджатимуться від лазера просто в небі: революційна розробка китайських вчених
Науковці з Університету цивільної авіації Китаю представили інноваційний криловий приймач для безпілотних літальних апаратів (БПЛА), що дозволяє їм поповнювати заряд енергії від наземного лазера безпосередньо під час польоту. Ця розробка використовує зелений лазер та комбінує декілька методів перетворення енергії, відкриваючи нові горизонти в автономності дронів.
Джерело зображень: Matter & Light, hothardware.com
Дослідження, яке очолив Хань Цзяньхуа (Han Jianhua), було опубліковано у фаховому виданні Matter & Light. В основі цієї технології лежить тандемна архітектура. Передній шар складається зі спеціалізованої перовськітної комірки, оптимізованої для вловлювання зеленого світла з довжиною хвилі приблизно 520 нанометрів. Під ним розташований термоелектричний генератор, який перетворює надлишкове тепло оптичного елемента на додаткову електричну енергію. Саме ця подвійна структура забезпечила рекордні показники ефективності, що недосяжні для стандартних одинарних фотоелементів.
Проте, концентрування потужного лазерного випромінювання на компактному приймачі призводило до значного перегріву – до 80-90 °C. Такий температурний режим загрожував деградацією перовскітного шару та пошкодженням усієї конструкції. Для вирішення цієї проблеми команда інтегрувала в структуру приймача нанокристали триселеніду сурми. Ці матеріали мають низьку теплопровідність і створюють ефективний захисний бар’єр для чутливого шару. Це не лише зберегло необхідний температурний градієнт для роботи термоелектричного генератора, але й дозволило збільшити розмір кристалітів перовскіту, мінімізуючи внутрішні дефекти та покращуючи транспорт електронів.
Інженери також розробили систему повітряного охолодження, інтегрувавши спеціальні канали безпосередньо в конструкцію крила. Це дозволяє повітряному потоку під час польоту активно охолоджувати зворотний бік термоелектричного шару. Така конструктивна особливість сприяла одночасному підвищенню генерації електроенергії, зменшенню аеродинамічного опору та створенню додаткової підйомної сили. Під час лабораторних випробувань зібраний приймач забезпечив стабільне обертання двигуна дрона зі швидкістю 7820 обертів на хвилину, без падіння потужності чи ознак перегріву, які часто спостерігаються у менш оптимізованих системах.
Попри успіх прототипу, впровадження цієї технології в реальних умовах, як зазначає видання HotHardware, зіткнеться з низкою практичних викликів. Серед них – необхідність розробки надійних систем автоматичного стеження за рухомою ціллю в умовах турбулентності та хмарності. Крім того, використання високоенергетичного лазерного випромінювання вимагатиме створення суворих протоколів безпеки для унеможливлення ризиків для дикої природи, пілотованої авіації та наземного персоналу.
Порада від Soft Portal:
Ця нова розробка потенційно може докорінно змінити правила гри для використання безпілотників, усунувши одне з ключових обмежень – потребу в регулярній підзарядці або заміні акумуляторів. Це відкриває шлях до триваліших місій, ширшого спектру застосувань (від доставки до моніторингу) та потенційно зниження експлуатаційних витрат.