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  技术专题    
美军研发激光充能技术
作者:cmh        来源:激光之家 
日期:2018-01-26    阅读次数:452
副标题:

       近日,据英国《每日邮报》网站报道,美国防部正计划研发以“激光充能”为动力的“蝙蝠”无人机。当提到激光技术在军事领域的应用时,人们会先和防空、反导及致盲等硬杀伤系统和效能联系起来,但实际上,激光技术在雷达探测、能量传输等其他方面也有发挥作用。那么“激光充能”技术对未来无人机的作战性能带来怎样的影响?本文就此为您解读。           
       据英国《每日邮报》网站报道,美国防部计划研发的这种新型激光动力无人机,将以蝙蝠和昆虫为原型研制。这型无人迹具备更灵活的飞行性能,但与生物原型不同,在激光充能(又称“激光充电”)技术进一步完善后,这些无人机甚至无需降落,可一直保持留空飞行。这种看似科幻小说中的新颖设计,实际早在 6 年前就已经得到了成功实践。2012 年 7 月,美国洛马公司旗下的“臭鼬工厂”与激光动力公司共同研发了一种利用光纤供电系统,发射自由电子激光波束系统进行远距离激光能量传输的新技术。资料显示,该系统并已完成了地面风洞测试,内容包括在风洞内使用地基激光充能系统,为“潜行者”手掷式单兵无人机(该型机是“臭鼬工厂”专为美国特战司令部研发,于2006年投入服役,最大续航时间超过 2 小时,实用升限 4600米,已在阿富汗执行超过 80 次作战行动)充能等。测试不仅大获成功,而且成功将该型无人机的飞行时间增加到48小时以上,续航能力扩展了 24 倍。一个月后,洛马公司网站报道称,他们已经完成了激光充能型“潜伏者”无人机的一系列户外飞行测试,以验证该技术的可行性。 图为加州理工大学研制的蝙蝠机器人(图略)           
       户外测试表明,激光充能系统可以在昼、夜条件下为“潜伏者”无人机传输能量,而且不会受到强风和高温影响(试验专门选在偏僻沙漠中进行)。“潜伏者”在测试期间,安装了一个轻型光电接收器和电源管理硬件,接收激光充电的最大有效范围达600米。在激光能量传输时,该系统可以将波束跟踪定位接收器的精度控制在厘米级,不仅不会破坏和影响“潜伏者”的正常飞行操作, 而且还不影响无人机进行盘旋、爬升等各种机动飞行。光纤激光充能技术由于光纤本身不会导电,不用担心会遭受雷击或短路影响,且在高电压和强磁场环境下不会出现干扰。该系统唯一的不足在于激光充能系统的体积较为庞大,需要装在一辆房车中。目前,洛马公司宣称他们的目标是将充能系统缩小到只有“2个行李箱”大小,以便特战队员携带。除单兵固定翼无人机外,在2013年5月,美国还进行了4旋翼无人机在垂直起降情况下的激光充能试验。这种绰号“隐形塔”的充能系统,可利用激光在任意条件下为无人机充电,在地基充能系统能源充足的情况下,可实现令无人机不间断飞行。           
       除美国外,俄罗斯也于2016年10月完成了激光充能试验。据俄新社报道,俄“能源”火箭航天公司成功地利用激光充能系统在一小时内,为1.5千米外的手机充了电。试验主要在两栋建筑物之间进行,其中一栋楼是“能源”公司位于莫斯科郊区的大楼。在试验中,试验人员在这栋楼的6楼安装了激光充能装置,并在1.5千米外的另一栋楼的楼顶安装了总长 10 厘米的导光板(可对激光进行精确感应),并接入常规移动电话的充电端口,可借助专门的仪器设备将激光能量转化为电能。俄方人员接受采访称,该技术未来将用于为无人机或人造卫星等航空航天装备进行远程充能。           
       从美俄两国的试验可看出, 激光充能技术在未来军事和航天领域都具有极大的发展潜力, 可预见其在未来最大应用之一,就是可以近乎无限地延长军用无人机的续航时间(只受搭载平台的激光能源限制)。一旦激光充能装置的技术得到完善并使其尺寸大幅缩小后,该装置可以安装到装甲车、战舰甚至运输机上,为飞行中的无人机群进行“充能作业”,就像今天的空中加油一样。与空中加油不同的是,激光充能系统不仅可以同时为多架无人机充能,而且无需要求无人机必须保持编队或固定航线飞行,无疑能大幅提升无人机和充能平台的作战灵活性和战场生存能力。此外,激光充能系统不仅能为无人机补充飞行用的燃料,甚至还可以包括武器,例如定向能武器所需的能源。或许在不久的将来,过去科幻电影中设想的无需降落,还能连续多天作战的无人机群会成为现实,人们对此将拭目以待。          

    
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