英國《新科學家》周刊網(wǎng)站9月3日發(fā)表了戴維·漢布林的題為《美國陸軍正在制造可以無限期飛行的激光動力無人機》的報道。
美國陸軍正在研究用激光為飛行中的小型無人機提供動力,從而把無線充電提升到新的高度。
報道稱,多旋翼無人機被證明對軍方的情報收集很有價值。但它們極其耗電,這意味著其飛行時間一般只有半小時,甚至更短。
位于馬里蘭州的美國陸軍通信電子研究發(fā)展工程中心正在開發(fā)一種結(jié)合了現(xiàn)代激光和高效光伏電池的輸電系統(tǒng)。其目的是從500米以外提供動力——這足以讓無人機獲得無限續(xù)航能力,不論它是在基地上空進行巡邏,還是對車隊行車全程進行監(jiān)視。這個系統(tǒng)的工作原理是向無人機的光伏電池發(fā)射激光,光伏電池把光轉(zhuǎn)化為電能。
資料圖片:美陸軍研發(fā)的用激光為飛行中的無人機充能示意圖。(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))
報道稱,參與該項目的威廉·羅利說:“我們遇到的主要挑戰(zhàn)是熱管理。”未轉(zhuǎn)化為電能的能量變成熱量,因此存在熔化或引燃無人機的風險。他們計劃通過開發(fā)精確的激光束控制和確保多余熱量能夠消散來解決這個問題。
報道稱,格拉斯哥大學的戴維·安德森說,這個計劃看起來在技術(shù)上是可行的。不過,鑒于高能激光束的潛在風險,證明其安全性是另一回事。遠程電力系統(tǒng)自20世紀60年代以來一直是實驗室研究對象,但之前還沒有研制出能實際工作的原理樣機。該項目旨在于2019年初展示一款可投入使用的地對地電力傳輸系統(tǒng),接著在2020年展示一款地對空電力傳輸系統(tǒng)。
安德森說:“挑戰(zhàn)在于如何讓監(jiān)管當局相信它是安全的。具體來說,你必須說服他們,不會發(fā)生充電時激光束偏離無人機能量收集板的情況。”
資料圖片:美軍正在研發(fā)中的為固定翼無人機和四旋翼無人機激光充能示意圖。(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))
【延伸閱讀】無需降落:美軍研發(fā)激光充能技術(shù)可令無人機不間斷飛行
參考消息網(wǎng)1月16日報道 (文/黃晉一) 近日,據(jù)英國《每日郵報》網(wǎng)站報道,美國防部正計劃研發(fā)以“激光充能”為動力的“蝙蝠”無人機。當提到激光技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用時,人們會先和防空、反導(dǎo)及致盲等硬殺傷系統(tǒng)和效能聯(lián)系起來,但實際上,激光技術(shù)在雷達探測、能量傳輸?shù)绕渌矫嬉灿邪l(fā)揮作用。那么“激光充能”技術(shù)對未來無人機的作戰(zhàn)性能帶來怎樣的影響?本文就此為您解讀。
據(jù)英國《每日郵報》網(wǎng)站報道,美國防部計劃研發(fā)的這種新型激光動力無人機,將以蝙蝠和昆蟲為原型研制。這型無人跡具備更靈活的飛行性能,但與生物原型不同,在激光充能(又稱“激光充電”)技術(shù)進一步完善后,這些無人機甚至無需降落,可一直保持留空飛行。這種看似科幻小說中的新穎設(shè)計,實際早在6年前就已經(jīng)得到了成功實踐。2012年7月,美國洛克希德-馬丁公司(下文簡稱“洛馬”)旗下的“臭鼬工廠”與激光動力公司共同研發(fā)了一種利用光纖供電系統(tǒng),發(fā)射自由電子激光波束系統(tǒng)進行遠距離激光能量傳輸?shù)男录夹g(shù)。資料顯示,該系統(tǒng)并已完成了地面風洞測試,內(nèi)容包括在風洞內(nèi)使用地基激光充能系統(tǒng),為“潛行者”手擲式單兵無人機(該型機是“臭鼬工廠”專為美國特戰(zhàn)司令部研發(fā),于2006年投入服役,最大續(xù)航時間超過2小時,實用升限4600米,已在阿富汗執(zhí)行超過80次作戰(zhàn)行動)充能等。測試不僅大獲成功,而且成功將該型無人機的飛行時間增加到48小時以上,續(xù)航能力擴展了24倍。一個月后,洛馬公司網(wǎng)站報道稱,他們已經(jīng)完成了激光充能型“潛伏者”無人機的一系列戶外飛行測試,以驗證該技術(shù)的可行性。
圖為加州理工大學研制的蝙蝠機器人
戶外測試表明,激光充能系統(tǒng)可以在晝、夜條件下為“潛伏者”無人機傳輸能量,而且不會受到強風和高溫影響(試驗專門選在偏僻沙漠中進行)。“潛伏者”在測試期間,安裝了一個輕型光電接收器和電源管理硬件,接收激光充電的最大有效范圍達600米。在激光能量傳輸時,該系統(tǒng)可以將波束跟蹤定位接收器的精度控制在厘米級,不僅不會破壞和影響“潛伏者”的正常飛行操作, 而且還不影響無人機進行盤旋、爬升等各種機動飛行。光纖激光充能技術(shù)由于光纖本身不會導(dǎo)電,不用擔心會遭受雷擊或短路影響,且在高電壓和強磁場環(huán)境下不會出現(xiàn)干擾。該系統(tǒng)唯一的不足在于激光充能系統(tǒng)的體積較為龐大,需要裝在一輛房車中。目前,洛馬公司宣稱他們的目標是將充能系統(tǒng)縮小到只有“2個行李箱”大小,以便特戰(zhàn)隊員攜帶。除單兵固定翼無人機外,在2013年5月,美國還進行了4旋翼無人機在垂直起降情況下的激光充能試驗。這種綽號“隱形塔”的充能系統(tǒng),可利用激光在任意條件下為無人機充電,在地基充能系統(tǒng)能源充足的情況下,可實現(xiàn)令無人機不間斷飛行。
除美國外,俄羅斯也于2016年10月完成了激光充能試驗。據(jù)俄新社報道,俄“能源”火箭航天公司成功地利用激光充能系統(tǒng)在一小時內(nèi),為1.5千米外的手機充了電。試驗主要在兩棟建筑物之間進行,其中一棟樓是“能源”公司位于莫斯科郊區(qū)的大樓。在試驗中,試驗人員在這棟樓的6樓安裝了激光充能裝置,并在1.5千米外的另一棟樓的樓頂安裝了總長10厘米的導(dǎo)光板(可對激光進行精確感應(yīng)),并接入常規(guī)移動電話的充電端口,可借助專門的儀器設(shè)備將激光能量轉(zhuǎn)化為電能。俄方人員接受采訪稱,該技術(shù)未來將用于為無人機或人造衛(wèi)星等航空航天裝備進行遠程充能。
從美俄兩國的試驗可看出,激光充能技術(shù)在未來軍事和航天領(lǐng)域都具有極大的發(fā)展?jié)摿?,可預(yù)見其在未來最大應(yīng)用之一,就是可以近乎無限地延長軍用無人機的續(xù)航時間(只受搭載平臺的激光能源限制)。一旦激光充能裝置的技術(shù)得到完善并使其尺寸大幅縮小后,該裝置可以安裝到裝甲車、戰(zhàn)艦甚至運輸機上,為飛行中的無人機群進行“充能作業(yè)”,就像今天的空中加油一樣。與空中加油不同的是,激光充能系統(tǒng)不僅可以同時為多架無人機充能,而且無需要求無人機必須保持編隊或固定航線飛行,無疑能大幅提升無人機和充能平臺的作戰(zhàn)靈活性和戰(zhàn)場生存能力。此外,激光充能系統(tǒng)不僅能為無人機補充飛行用的燃料,甚至還可以包括武器,例如定向能武器所需的能源?;蛟S在不久的將來,過去科幻電影中設(shè)想的無需降落,還能連續(xù)多天作戰(zhàn)的無人機群會成為現(xiàn)實,人們對此將拭目以待。
(2018-01-16 00:23:00)
【延伸閱讀】模擬自然!美軍欲研發(fā)激光動力“蝙蝠”無人機
參考消息網(wǎng)1月8日報道 英國《每日郵報》網(wǎng)站1月5日發(fā)表題為《五角大樓考慮研發(fā)激光動力“蝙蝠”無人機,可在無人指揮情況下自行決定是否起飛》的報道稱,美國五角大樓已發(fā)起一項新競賽——以蝙蝠和昆蟲為靈感,設(shè)計激光動力無人機。
在近日發(fā)布的一份公告中,美國國防部透露其新的防務(wù)企業(yè)科學倡議(DESI)試點項目正在就當前“防御挑戰(zhàn)”的諸多主題征詢設(shè)計建議,其中包括可操作性極高的無人機。
這項競賽旨在為研發(fā)自主飛行器鋪平道路,這種飛行器能夠在不受人類飛行員干預(yù)的情況下更有效運作,并迅速作出決定,以改變方向和避免障礙物。
一名前美國特工警告稱,特工部人員如果不接受應(yīng)對高科技武器的訓練,將給白宮造成“嚴重的威脅”。
公告稱,DESI項目旨在“為自主飛行器尋找新的設(shè)計,重點關(guān)注可操作性極高的平臺及與飛行控制和決策相關(guān)的計算程序”。今年的設(shè)計競賽將專注于傳感器、機動性和自主性。除以生物學為靈感的無人機外,研究主題還將包括能量束驅(qū)動、無線電力傳輸、柔軟的活性復(fù)合材料及超材料天線。
在過去十年中為提升效率,研究人員在機器人系統(tǒng)的研發(fā)中越來越注重模擬自然,例如加州理工大學研制的蝙蝠機器人。
美國防務(wù)一號網(wǎng)站稱,這項新的競賽希望利用這些最新進展,創(chuàng)造出激光動力的“蝙蝠”型無人機。
公告稱:“對諸如蝙蝠和飛行昆蟲等靈活有機體的生物學研究,為研發(fā)復(fù)雜的飛行動力學系統(tǒng)提供了新的見解,這種系統(tǒng)往往具有極大的自由度且使用的是多功能飛行表面材料。”
公告還稱:“在傳感器、信息處理器最優(yōu)化和小型化以及飛行控制計算程序方面的進展還使微型機器人系統(tǒng)的實時自主控制成為可能。”
最終的目標是打造自主型無人駕駛飛行器,它能夠在“人類飛行員最低程度的干預(yù)”之下有效地在戰(zhàn)場上飛行。
就在幾個月前,美國國防部高級研究項目局披露正在考慮研發(fā)機器人蜂群,它能從地面和空中對軍隊提供協(xié)助,屆時將有數(shù)以百計的機器人同時展開行動。
五角大樓的“集群使能攻擊戰(zhàn)術(shù)”(OFFSET)項目正在為可使“人與蜂群合作”的新系統(tǒng)尋找設(shè)計理念。
該項目已與美國雷神公司和諾思羅普-格魯曼公司簽署合同,旨在設(shè)計、研發(fā)及在實體和虛擬環(huán)境中部署這一技術(shù),最終他們希望建立由超過250架無人機組成的蜂群。
美軍已披露一款試驗型無人機,它類似于一只會飛的松鼠,能夠“在飛行過程中改變姿勢”。
美國陸軍研究實驗所的研究人員稱,這種小型無人機依靠的是傾轉(zhuǎn)旋翼結(jié)構(gòu)動力學設(shè)計。
他們解釋說,它有點類似于V-22“魚鷹”式傾轉(zhuǎn)旋翼機,采用了可傾轉(zhuǎn)的發(fā)動機。
美國陸軍研究人員稱,其目標是打造一款能與士兵展開團隊合作的無人機系統(tǒng)。
加州理工大學研制的蝙蝠機器人(英國《每日郵報》網(wǎng)站)
(2018-01-08 09:58:08)
【延伸閱讀】以色列用激光武器打造“無人機穹頂”:一套可防衛(wèi)幾英里
參考消息網(wǎng)7月4日報道 合眾國際社6月23日報道稱,以色列拉斐爾先進防務(wù)系統(tǒng)有限公司在巴黎航空展上公布了一種用于發(fā)現(xiàn)和摧毀無人機的雷達和激光系統(tǒng)。
在巴黎航空展上該公司稱,這種被稱為“無人機穹頂”的系統(tǒng)可覆蓋幾英里的范圍,對城市附近的其他系統(tǒng)干擾極小。
拉斐爾先進防務(wù)系統(tǒng)有限公司商業(yè)開發(fā)部航空司負責人、梅厄·本·沙亞準將說:“無人機和無人機群造成的威脅是我們面臨的最復(fù)雜的挑戰(zhàn)之一。我們已經(jīng)看到‘伊斯蘭國’和其他組織都在使用,整個世界正在尋找解決方案。”
“我們采用拉斐爾公司開發(fā)的激光系統(tǒng),經(jīng)過調(diào)試后可以應(yīng)對這種威脅。它是對全球防務(wù)系統(tǒng)來說的一個重大挑戰(zhàn)。”
拉斐爾公司說,該系統(tǒng)的雷達可識別目標,而其激光系統(tǒng)可摧毀它們。“無人機穹頂”還配有干擾系統(tǒng),擾亂無人機與其操作員之間的通信。
系統(tǒng)的其他細節(jié)未披露。(編譯/楊雪蕾)
資料圖:以色列開發(fā)的用于擊落炮彈的激光武器系統(tǒng)。
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