Китайські вчені навчили дрони заряджатися від лазера прямо в польоті

Вчені з університету цивільної авіації Китаю розробили крильцевий приймач для дронів, який дозволяє їм підзаряджатися від наземного лазера прямо під час польоту. Пристрій використовує зелений лазер і поєднує кілька способів перетворення енергії.

Джерело зображень: Matter & Light, hothardware.com

Розробку під керівництвом Хань Цзяньхуа (Han Jianhua) представили в журналі Matter & Light. В основі технології лежить тандемна архітектура, в якій передній шар являє собою спеціалізовану перовскітну клітину, налаштовану на уловлювання зеленого світла з довжиною хвилі близько 520 нанометрів, а під ним розміщений термоелектричний генератор, що перетворює відпадкове тепло оптичного елемента на додаткову електроенергію. Саме така подвійна структура дозволила досягти рекордних значень ККД, недоступних для традиційних одиночних фотоелементів.

Однак концентрація потужного лазерного випромінювання на компактному приймачі неминуче викликала критичний перегрів до 80–90 °C, що загрожувало деградацією перовскіта і пошкодженням конструкції. Для вирішення цієї проблеми команда впровадила в матрицю приймача нанокристали триселеніду сурьми, які мають низьку теплопровідність і створюють захисний бар'єр для чутливого шару. Це дозволило зберегти не лише необхідний перепад температур для роботи термоелектричного генератора, але й збільшити розмір зерен (кристаллітів) перовскіта, зменшивши внутрішні дефекти та покращивши транспортування електронів.

Інженери також інтегрували канали повітряного охолодження безпосередньо в структуру крила, щоб потік повітря під час польоту активно охолоджував задню сторону термоелектричного шару. Така конструкція допомогла одночасно підвищити виробництво електроенергії, знизити аеродинамічний опір і створити додаткову підйомну силу. Під час лабораторних випробувань повністю зібраний приймач забезпечив безперервне обертання двигуна дрона зі швидкістю 7820 обертів на хвилину без просадок потужності або ознак перегріву, характерних для неоптимізованих систем.

Незважаючи на успіх прототипу, впровадження технології в реальних умовах, як зазначає HotHardware, зіткнеться з серйозними практичними перешкодами, включаючи необхідність створення надійних систем автоматичного стеження за рухомою метою в умовах турбулентності та хмарності. Крім того, використання високоенергетичних променів вимагатиме розробки суворих протоколів безпеки, щоб виключити ризики для дикої природи, пілотованої авіації та наземного персоналу.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки