2023-02-13 11:28:00 来源：车讯网
撰文|小魔
(资料图片仅供参考)
四轴无人机可能是近些年来最有用的科技发明之一，它灵便小巧、机械稳定性好、场地适应性强，且造价低廉，能帮助人类完成影像拍摄、高空监测、运输、农业生产之类的多种工作。
最近在以色列国防科技公司ElbitSystems的开发下，四轴无人机甚至还能变身为杀伤性武器，提升战场作战人员的对敌能力。
然而，四轴无人机虽有万般好，但由于尺寸所限，往往它并不能携带太大容量的动力电池，这也使其无法进行长时间的飞行活动。
那么在动力电池技术没有重大突破的情况下，还有什么方法能让四轴无人机提高飞行时长么？
还别说，来自中国咸阳西北工业大学的研究人员最近就展示了一种永远不需要降落的无人机，这算是从根本上解决了四轴无人机飞行时间短的缺点。
这款无人机能一直飞在天上是因为它拥有一个非常特别的远程无线充电系统，该系统会通过地面上的自适应目标跟踪激光为无人机源源不断地供电。
相较于市面上的其他四轴无人机，咸阳西北工业大学展示的这款无人机唯一的不同之处在于其底部安装了一个类似太阳能光伏电池板的光电转换器，当无人机起飞后转换器就会接收外界的激光并把它转化为飞行所用的电能。
适配手机的激光充电系统
就目前而言，在无线电力传输系统中，以光电转换作为充电方式的硬件技术其实已经发展得相当不错，尽管它的整体效率还不是很高。
一般来说，在能量发射端，电能转换到激光的效率可以在50-85%之间，这本身取决于使用的激光器有多高级，而在接收端，当激光再次转换回电能时，还会再次出现50%左右的能量损失。
考虑到电能在当下能源价格中算是比较便宜的，如果选择以光电转换进行无线充电，那么在可接受的电能损失内，就意味着你将能够拥有一台永远不需要降落的无人机了。
咸阳西北工业大学并非首家为飞行器研发远程激光充电技术的工程团队，早在2012年，总部位于华盛顿的PowerLight公司（前身为LaserMotive）曾展示过类似的无线无人机充电系统。
该公司在风洞中使一架大型无人机保持了48小时的飞行时长，并且他们还为洛克希德·马丁公司的一架Stalker无人机在室外最远600米的范围内进行过无线充电。
不过，咸阳西北工业大学团队对比前者更进一步的地方在于他们开发了一系列提升激光充电系统稳定性的方案。
其中包括一种“智能视觉跟踪算法”，通过这个算法，就能够保持发射端的激光光束会一直对准无人机，同时他们还开发出了一种可以补偿大气密度变化的自适应光束整形系统，以及一种识别障碍物并迅速将激光功率调整到安全水平的方法。
将这些功能算法整合后，他们用一架小型四轴无人机对整个远程激光充电系统进行了测试，并演示了其在室内开灯和关灯时的工作情况，以及夜间在室外的工作情况，视频显示无人机的飞行高度约为10米。
激光充电系统的远距离能力表明，这种系统可以为高空无人机作战打开一扇新大门，它可以有效地创建持久性的空中战斗平台，能够发挥类似低空卫星的作用，不过不可否认的是，多旋翼飞行器能否正常工作仍要考虑天气因素。
考虑到具备不落地能力的无人机有着极高的军事潜力，咸阳西北工业大学团队并没有向外界公布该远程充电系统的激光功率输出、系统范围或充电效率等等具体信息，并且该远程激光充电系统显然仍处于实验室早期原型机的阶段。
不过它如果真能走出实验室，鉴于这是一种将激光指向天空的设备，不排除民用或商用领域会出现监管方面阻力的可能。
另一方面，美国PowerLight则在研发更接近商业化的远程充电系统，该公司表示，他们的目标是推出一款长距离、轻量级、紧凑型的无线激光电力传输系统，并且该系统会搭载功能性安全关闭系统，甚至它还能在不受任何天气条件的影响工作。
好吧，作为热爱和平的普通市民，我们暂且不去关注远程激光充电在军事领域方面能发挥多大作为，在日常生活方面，这种技术如果能得到应用，至少会让各种意义上的电动飞行器受益匪浅。
特别是近两年热门的eVTOL空中出租车，对于它们来说迟迟无法像电动汽车那样进入大规模商用化，除了法规问题，最主要的还是因为它们的电池密度和续航能力都还达不到用户的实际需求。
不过有了远程激光充电的支持，当这些东西再飞过头顶时，如果有全市范围内的激光充电器为其供应能量，那么驾驶和乘坐它的用户们也就不会再产生所谓的续航与充电焦虑，如此一来飞行出租车之类的新世代交通工具也就有了更多的商业意义。
但是大家也都明白，在这种东西被合法批准并准备用于城市之前，它还有很长一段路要走。【END】
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