Специалисты Гражданского авиационного университета Китая представили инновационную систему беспроводной передачи энергии для дронов. Технология использует направленный лазерный луч, позволяющий аппаратам подзаряжаться прямо во время полёта и фактически избавляющий их от необходимости совершать вынужденные посадки для замены или зарядки аккумуляторов.
Основой разработки стал специальный лёгкий приёмник, выполненный на базе перовскитного элемента. Он эффективно преобразует энергию лазерного излучения в электричество, обеспечивая бесперебойное питание двигательной установки беспилотника.
Тандемный модуль и двойной КПД
Инженеры применили оригинальное решение — тандемный модуль PLC-TE. Он объединяет перовскитный фотоэлемент и термоэлектрический преобразователь. В то время как перовскит отвечает за прямое превращение лазерного луча в электрическую энергию, термоэлектрический слой берет на себя побочный эффект: он улавливает выделяющееся тепло и преобразует его в дополнительное электричество, которое в обычных условиях просто рассеивалось бы в атмосфере.
Фото: Y. Han and X. Han et al., Matter & Light
Особенности конструкции и охлаждения
В ходе лабораторных тестов выяснилось, что приёмник может разогреваться до 80–90 °C. Чтобы избежать перегрева электроники, разработчики вынесли приёмный узел на крылья дрона, изолировав его от бортовых систем. Дополнительно конструкцию снабдили тепловым барьером из нанокристаллов с низкой теплопроводностью и специальными воздушными каналами для эффективного отвода лишнего тепла.
Перспективы технологии
Лабораторные испытания показали, что под воздействием зелёного лазера устройство способно преобразовывать 38,49% энергии луча в электричество. Для систем беспроводной передачи энергии это весьма высокий показатель эффективности. Установка модуля на тестовый дрон подтвердила, что получаемой мощности достаточно для стабильной работы пропеллеров.
Следующим шагом для исследователей станут лётные испытания беспилотников на открытом пространстве. Основное внимание будет уделено не только повышению КПД, но и совершенствованию системы точного наведения лазерного луча, так как именно от качества «сопровождения» дрона будет зависеть общая надёжность и безопасность «заправки светом» в реальных погодных и эксплуатационных условиях.
