Беспроводная зарядка дронов лазером достигла КПД почти 40%

Китайские исследователи создали приемник, который преобразует энергию лазера в электричество для дрона в воздухе. Разработка позволит беспилотникам работать без посадки для замены батарей.

Команда Университета гражданской авиации Китая использовала тандемное устройство PLC-TE (перовскитная лазерная ячейка плюс термоэлектрический элемент). Это комбинация двух компонентов с разными функциями. Первый — это модифицированный солнечный элемент, настроенный на поглощение мощного лазерного излучения вместо обычного солнечного света. Второй преобразует отработанное тепло в дополнительную электроэнергию, повышая общий КПД системы.

Ключевая инженерная проблема — управление температурой приемника во время работы. Мощные лазеры нагревают компактные устройства до 80-90 °C, что снижает эффективность и может привести к расплавлению компонентов. Решение включало в себя два элемента: теплоизолирующие нанокристаллы внутри приемника и систему аэродинамического охлаждения. Приемник встроен в крыло дрона со специальными воздушными каналами для отвода тепла.

Во время полета воздушный поток проходит через каналы и охлаждает заднюю часть устройства. Чем больше разница температур между передней и задней сторонами, тем выше выработка энергии термоэлектрическим слоем. В ходе лабораторных испытаний система показала коэффициент преобразования 38,49 % при использовании зеленого лазера. Луч, направленный с земли, смог вращать пропеллер неподвижного дрона, продемонстрировав практическую применимость этой концепции.

Технология требует дальнейшей доработки перед практическим применением в полевых условиях. Инженерам необходимо создать высокоточную оптику для захвата и отслеживания движущейся цели на расстоянии нескольких километров. Важно обеспечить безопасность: мощный лазерный луч не должен представлять угрозу для пилотов пилотируемых летательных аппаратов или повреждать наземные объекты. Испытания свободно летящего беспилотника в реальных условиях пока не проводились.

Источник: Interesting Engineering