【光电动态】空中移动电源--美军研究无人机激光充电技术

据美国thedrive网站近期报道，美国国防部高级研究计划局（DARPA）正在研究一个空中充电项目，旨将空中加油机装备为“机载能源井”(Airborne Energy Wells)。计划局已发出一份系统信息需求书（RFI），希望可以让现役的KC-135和KC-46加油机采用激光能量束技术，在无人机持续运行时为其耗尽的电池远程充电。

计划局在系统信息需求书中指出，这样的吊舱必须能够持续发出能量达100千瓦的定向激光，并且发射范围可调整涵盖加油机后方360度方向，确保无人机在接收距离内都可接收激光。

作为“机载能源井”计划的主要推动者，计划局在信息需求书中提出需要使无人机飞得更远、续航时间更长，复制传统加油机为载人机队提供的优势。相对的，无人机将能够减少电池体积重量，从而能够携带更多武器或传感器，或是大幅延长滞空时间，提高无人机的续战力。目前有望受益于该项目的全电动无人机尺寸往往相对较小。在短期内，该项目暂时不需要为大型飞机充电，但随着时间的推移，更大、更复杂的类型（包括有人驾驶和无人驾驶）都将成为供电对象。因此，计划局和空军都对开发纯电力垂直起降(eVTOL)飞行器的潜力越来越感兴趣，随着电池变得更小、更高效，这种设计也将继续发展和扩大规模。大型全电力飞机等都将是该项目的搭配目标。

不过计划局也表示目前航空激光充电技术仍有许多技术障碍需要突破，其中最麻烦的就是天气因素干扰，因为激光只要碰到多云或阴雨天气，效率就会大幅下降，因此目前的解决方法是将空中激光充电高度拉到平流层，也就是在高度7,000米以上的区域进行，如此一来可将天气影响降到最低。考虑到在高空且飞行缓慢的飞机需依靠电力运行并飞行很长时间，以代替通信卫星，可能是这个概念的最佳“客户”。这也意味着能量会通过更薄的大气层和更少的天气而不是向下传输，从而大大减少了这种概念的主要技术障碍。

美国国防部高级研究计划局表示，“正在研究和开发与无线能量传输相关的多种技术，以维持无人机系统的运行。”远程充电显然具有巨大的潜在影响，特别是在长航时无人机领域以及太空领域。这种技术最终还可能改变陆上远程军事基地接收能量或用于为海上自主船舶提供动力。

（天津津航技术物理研究所 秦茜蓉）

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