Energy by Laser: 중국 엔지니어의 헬리콥터용 전원 공급 장치 프로젝트
태양광 패널을 사용한 숙련된 UAV
헬리콥터형 무인항공기는 여러 가지 특징적인 장점이 있어 널리 보급되고 있다. 동시에 단점도 있는데, 그 주된 이유는 제한된 기간과 비행 범위입니다. 이러한 매개변수를 증가시키기 위해 다양한 방법이 제안되었으며, 이러한 종류의 또 다른 흥미로운 개발이 중국 북서부 폴리테크닉 대학의 전문가에 의해 제시되었습니다.
드론과 레이저
XNUMX월 초에 여러 중국 간행물에서 중국 과학자들의 새로운 발전에 대해 썼습니다. 보도에 따르면 이 프로젝트의 저자는 SZPU의 Li Xuelong 교수와 그의 동료들입니다. 그들은 최근 독창적인 컨셉을 디자인하고 개발했습니다. 무인 비행기 긴 비행을 위해. 그런 다음 이러한 아이디어를 실험적인 기술로 테스트했습니다.
이 프로젝트의 주요 아이디어는 UAV 전원 시스템의 근본적인 구조 조정입니다. 배터리가 장착된 기존의 전기 쿼드콥터는 배터리를 충전하거나 교체하기 위해 반납하고 착륙해야 했습니다. Li Xuelong과 그의 동료들은 배터리를 드론에 탑재하고 저질량 태양광 패널을 장착할 것을 제안합니다. 동시에 전기 생산을 담당하는 장치를 포함하는 단지에 접지 부분이 도입되고 있습니다. 또한 UAV에 에너지를 전송하는 수단이 개발되었습니다.
고출력 레이저는 지금까지 드론과 싸우는 데만 사용되었습니다. 그러나 SZPU의 프로젝트는 단지의 지상 부분에서 UAV로 에너지를 전달하기 위해 레이저 빔을 사용할 것을 제안합니다. 복합단지의 자동화는 드론을 모니터링하고 빔을 태양광 패널에 정확하게 향하게 하여 일정한 전력 공급을 보장하고 배터리를 충전해야 합니다.
SZPU 전문가는 UAV 추적 및 레이저 포인팅을 담당하는 특수 소프트웨어를 포함하여 단지의 모든 구성 요소를 개발했습니다. 이러한 제품의 도움으로 다양한 조건에서 여러 가지 테스트가 이미 수행되었습니다. 드론은 전원을 공급받아 실내는 물론 실외에서도 밤낮으로 날아다녔다. 최대 비행 시간이 24시간에 도달했습니다.
하루 중 다른 시간에 테스트할 수 있는 지상 시설
UAV로의 레이저 에너지 전송 시스템은 이미 해외에서 개발되었습니다. 그러나 항공기형 드론이 사용되었고, 프로젝트는 풍동과 공중에서의 계산이나 실험을 넘어서지 않았습니다.
단지의 요소
공개된 데이터에 따르면 SZPU의 실험적인 무인 단지에는 여러 고정 자산이 포함되어 있습니다. 이것은 지상 기반 발전 및 전송 시스템, 운영자 콘솔 및 드론 자체입니다. 일반적인 작동 원리는 알려져 있지만 자세한 내용은 보고되지 않습니다. 복제 방지와 군사 목적의 기술 사용을 피하기 위해 복합 단지의 주요 특성도 공개되지 않습니다.
실험에는 전기 모터가 장착된 소형 쿼드로콥터가 사용된다. 아마도 그들은 실험을 위해 시장에서 구할 수 있는 기성품 UAV를 가져갔을 것입니다. 프로젝트에서 알 수 있듯이 배터리 외에도 그는 태양열 패널 및 관련 장치를 받았습니다. 사각형 장치는 본체 아래에 매달려 있습니다.
분명히 UAV 전자 장치와 운영자 콘솔은 변경되지 않았습니다. 프로토타입부터 오퍼레이터의 지시를 따르거나 독립적으로 비행하고 매달릴 수 있는 능력만 있으면 된다. 그러나 전원 공급 시스템과의 상호 작용과 관련된 새로운 기능이 추가될 수 있습니다.
가장 큰 관심은 단지의 지상 시설입니다. 여기에는 네트워크 또는 발전기의 전원 공급 시스템이 포함됩니다. 카메라와 필요한 출력의 레이저가 있는 광학 전자 스테이션도 있습니다. 지상 시설의 운영은 특수 소프트웨어를 갖춘 자율 디지털 시스템에 의해 제어됩니다.
단지의 IES는 UAV를 호위하고 가시성 영역 내에서 모든 움직임을 추적할 수 있는 것으로 보고되었습니다. 컴퓨터는 추적을 담당합니다. 운영자는 주요 작업에 집중할 수 있습니다. 배터리를 재충전해야 할 때 제어 시스템은 자동으로 레이저 빔을 태양광 패널로 향하게 하고 유지합니다.
공중에서 UAV
제어 시스템은 드론의 범위를 결정하고 다른 요인을 모니터링합니다. 이를 고려하여 자동화는 빔의 강도와 초점을 변경합니다. 이로 인해 UAV와 ECO의 상호 위치, 외부 조건 등에 관계없이 동일한 전원이 지속적으로 공급됩니다. 빔 경로에서 장애물이 감지되면 출력이 안전한 값으로 감소합니다.
원하는 혜택
이러한 단지의 작동 원리는 매우 간단합니다. "정상" 충전 후 UAV는 이륙하여 할당된 작업을 수행할 수 있습니다. 대부분의 배터리 충전을 완료한 드론은 ECO가 배터리를 찾아 레이저로 "강조 표시"하기 시작하는 충전 구역으로 돌아가야 합니다. 에너지를 받고 배터리를 충전하면 UAV는 공중에서 계속 작업할 수 있습니다. 이러한 주기는 임무의 특성과 현재 요구 사항에 따라 연속으로 여러 번 반복될 수 있습니다.
이러한 기능을 갖춘 컴플렉스에는 분명한 이점이 있습니다. 우선, 이것은 가능한 비행 시간과 착륙하지 않고 할 수 있는 능력의 급격한 증가입니다. 드론은 배터리를 충전하거나 교체하기 위해 지상으로 돌아갈 필요가 없습니다. 어떤 상황에서는 작업 영역을 떠나 작업을 계속하지 않고도 레이저에서 충전할 수 있습니다.
이러한 기능을 갖춘 무인 단지는 장기 감시 및 정찰 작업을 수행해야 합니다. 동시에 UAV는 지상 시설에서 어느 정도 떨어진 곳에서 작동할 수 있어 재충전을 위해 제 시간에 돌아올 수 있습니다. 개발자들은 단지가 수색 및 구조 작업 등 다양한 상황을 모니터링하는 데 유용할 것이라고 가정합니다.
미래에는 레이저 전원 공급 장치를 갖춘 대형 UAV 생성이 배제되지 않습니다. 이를 바탕으로 본격적인 항공운송망을 구축할 수 있다. 그러나 대형 드론에는 적절한 지상 인프라가 필요합니다.
제안된 SZPU 전원 공급 시스템은 개발 및 배치를 어렵게 만들고 작동에 제한을 가하는 단점이 없는 것은 아니라는 점에 유의해야 합니다. 일부 어려움은 개발 단계에서 처리되었으며 새로운 성공을 기대할 수 있습니다. 그러나 모든 문제를 제거하는 것이 아직 보장되지는 않습니다.
작가의 표현에 레이저 전원 공급 장치의 작품
거의 모든 어려움은 선택한 에너지 전달 원리와 관련이 있습니다. 상당히 복잡한 하드웨어 및 소프트웨어 시스템이 필요한 정확한 UAV 추적 및 레이저 안내가 필요합니다. 또한 레이저 빔은 그다지 효율적이지 않으며 이 수치는 외부 요인으로 인해 더 줄어들 수 있습니다.
배터리를 빠르게 충전하려면 적절한 빔 전력이 필요하다는 점도 고려해야 합니다. 부주의한 취급으로 지상 기반 OES는 실제로 전투 레이저 단지에서 멈추고 주변 물체 또는 드론 자체에 손상을 줄 수 있습니다. 따라서 레이저는 정찰기의 광학 장치를 돌이킬 수 없게 손상시킬 수 있습니다.
SZPU의 프로젝트 개발자는 필요한 기능을 갖춘 제어 장비를 만들 수 있다고 주장합니다. 다양한 조건에서 경험이 풍부한 UAV가 지상 시설 주위를 비행하고 수십 미터 높이까지 올라갔습니다. 모든 경우에 충분한 에너지가 전달되었고 환경에 피해를 주지 않은 것으로 보고되었습니다.
지금까지 우리는 소형 UAV에 대해서만 이야기하고 있으며이 규모에서 단지 자체가 잘 나타났습니다. 앞으로는 프로젝트를 개발하고 드론을 늘리고 레이저 출력을 높일 계획입니다. 개발된 시스템이 확장 가능한지 또는 이 프로세스가 해결할 수 없는 문제로 이어질 수 있는지 여부는 아직 명확하지 않습니다. 그러나 첫 번째 실험은 낙관론의 원인을 제공합니다.
새로운 원칙을 바탕으로
대다수의 최신 헬리콥터형 UAV는 배터리를 사용하여 비행합니다. 범위를 늘려야 하는 경우 테더링 비행의 원리가 사용됩니다. 지상에서 전기가 공급되는 드론 뒤에 케이블이 당겨집니다. 이러한 비행 시간은 전원 공급 장치에 의해서만 제한되지만 테더링된 헬리콥터는 자유롭게 비행할 수 없습니다.
새로운 중국 프로젝트는 에너지 전달이라는 특별한 원리를 통해 비행 시간을 늘리는 또 다른 방법을 구현합니다. 개념의 운용성은 이미 숙련된 UAV 및 기타 장비를 사용하여 테스트되고 있습니다. SZPU 전문가가 현재 단계의 모든 작업을 해결하고 다음 단계로 넘어갈 수 있는지 여부는 시간이 알려줄 것입니다.
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