官方网站-首页
来源:中国军网-解放军报
无人机:“无限续航”不是梦
■胡勇华
不久前,美国克劳斯·哈姆达尼航空航天公司成功完成无人机空中激光充电技术演示验证。试验中,研发团队在千米级飞行高度,向一款太阳能长航时无人机传输大功率激光能量,光束全程保持稳定跟踪,实现了军用无人机动态飞行状态下的持续能量补给。
在现代局部战争和军事行动中,无人机已成为重塑战术规则的核心作战装备,广泛应用于情报监视侦察、边境巡逻、目标定位、通信中继、电子对抗乃至火力打击等任务。但无论性能多么先进的无人机,续航能力始终是制约其作战效能发挥的核心瓶颈。
在实战中,无人机滞空时间有限,往往刚抵达任务区域就需返航补能;即便是长航时察打一体无人机,也难以完成超长时间的不间断任务,必须依靠多架次接力起降、轮换补位。频繁的返航补能,不仅会造成任务窗口的“断档”,大幅增加了无人机在起降、往返过程中被发现、拦截击落的风险,还给战场后勤保障带来沉重负担。
近年来,各国科研人员一直在寻找破解无人机续航难题的路径。从高能量密度锂电池、氢燃料电池到航空燃油混动系统,能源技术升级带来续航里程的不断提升,却无法突破“必须返航补能”的底层限制。空中激光充电技术的发展,则为无人机实现“边飞边充、接近无限续航”提供了一条可行路径。
通俗来讲,无人机空中激光充电,就是用高能激光束打造了一条看不见的“空中能量传输链路”,完成电能的远程无线补给,分为“电能变光能、光能稳传输、光能变电能”三个环节,整套系统分为地面激光发射与机载能量接收两大模块。
地面端是大功率光纤激光器,可将电能转换为方向性极强、能量高度集中的高能激光束,是整个系统的能量源头。为解决激光束远距离精准锁定高速飞行无人机的核心难点,发射系统配套了高精度光束控制软件与高速伺服跟踪机构,能实时捕捉无人机飞行状态,动态调整激光发射角度,即便无人机遭遇气流扰动或做出机动动作,也能持续稳定瞄准机载接收装置。
机载端搭载轻量化专用激光接收器,针对特定波长激光优化的高效光伏电池阵列,光电转换效率远超常规太阳能电池板,可将接收到的激光光能高效转换为电能。转换后的电能,一部分直接供给无人机飞控与动力系统支撑飞行,另一部分充入机载电池储备,真正实现“边飞边充”。此外,该激光束还具备传递数据的能力,可在传输能量的同时,实现地面站与无人机之间数据双向交互,兼具抗干扰备用通信链路功能,提升了战场环境适应性。
事实上,远距离无线能量传输技术的探索已有近百年历史,早在上世纪70年代,就有科研机构率先开展了微波驱动小型飞行器的原理验证,证明了无线能量传输的可行性,但微波传输波束发散大、能量集中度低的短板,难以满足实战需求。随着激光技术的成熟,凭借方向性强、发散角小、能量密度高的优势,激光无线能量传输成为各国研发重点。
目前,激光无线能量传输技术尚处于研发阶段,距离实际投入使用仍有很长的路要走。但从技术发展前景来看,一旦空中激光充电技术成熟并大规模列装,将从根本上改写无人作战的底层逻辑。它将彻底打破无人机续航瓶颈,为未来大规模无人机作战提供技术支撑,其后续发展值得持续关注。
