一种电动无人机的激光射束驱动系统

《一种电动无人机的激光射束驱动系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、V01．24No．138航天器工程SPACECRAFTENGINEERING第24卷第1期2015年2月一种电动无人机的激光射束驱动系统石德乐马宗峰贺瑞王桢(山东航天电子技术研究所，山东烟台264670)摘要介绍和分析了国内外无人机无线能量传输系统，在此基础上提出一种用于中小型电动无人机的由地面能量发射机和机载能量接收机组成的激光射束驱动系统，并规划相应的工作模式，以实现电动无人机飞行工作状态下的无线充电。此系统将极大地提高电动无人机的续航能力。关键词射束驱动；电动无人机；续航能力；无线能量传输中图分类号：V423．44文献标志码：ADoI：10．3969／j．issn

2、．1673—8748．2015．01．007LaserPowerforElectrically—poweredUnmannedAerialVehiclesSHIDeleMAZongfengHERuiWANGZhen(ShandongAerospaceElectro—technologyInstitute，Yantai，Shandong264670，China)Abstract：Inthispaper，thedevelopmentoflaserpowersystemsfortheelectricpoweredunmannedaerialvehicles(UAVs)hasb

3、eenintroducedandanalyzed．Andthen，akindoflaserpowersystem，whichincludesthegroundpower—senderandtheairbornepower—receiver，fortheelectricpoweredUAVsisdesigned．Andtheworkingmodeofthissystemisgiven，thissystemcanchargethebatteryoftheUAVswhentheyareflying．Thissystemcangivethempotentiallyunlimit

4、edendurancealoft，andmaketheUAVsmoreuseful．Keywords：1aserpower；electrically—poweredunmannedaerialvehicles(UAVs)；continuationofflying；wirelesspowertransmisslon1引言无人机凭借其对地观测能力强、机动性能好、成本低、隐身性能好的优势，可有效地消除有人飞机飞行员在恶劣条件下执行任务带来的各种风险，越来越多地被用于军事侦察、作战及民用遥感、导航、自然灾害监视与救援等众多领域。目前，无人机一般采用内燃机或电动机作为飞机动力。其

5、中，小型电动无人机由于体积小、质量轻、机动灵活、成本低、操作简便、可靠性高、维护方便、便于储存运输等特点，具有较高的应用价值。然而目前电动无人机蓄能电池的能量密度远低于燃油u]，严重影响了电动无人机的滞空时间和续航能力，限制了无人机的使用范围。对于电动无人机而言，亟需一种高效的能量供给方式。无线能量传输技术在高效蓄能电池技术外，可以为电动无人机提供一种新型能量供给方式，为提高无人机的续航能力提供了有效的解决方法，目前国外已经针对电动无人机激光射束驱动技术进行了大量的研究和试验[2]。日本近畿大学在2006年开展了利用激光能量传输给风筝、直升机的激光供能试验。在风筝试验中

6、，风筝获得了42w功率，实现电动风筝在直径收稿日期：2014—11—20；修回日期：2015一ol—08基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)(2012AAl20605)作者简介：石德乐，男，博士，研究员，研究方向为航天光电产品设计。Email：sn—dl@163．com。第1期石德乐等：一种电动无人机的激光射束驱动系统30m，高50m的圆形范围内飞行[4。5]。2012年7月美国洛克希德一马丁公司与美国激光动力公司成功试验了一种新型激光充电装置，大幅提高“潜行者”(Stalker)无人机的续航能力。飞行续航能力提高24倍[67

7、。无人机激光射束驱动技术的应用将

8、拓展电动无人机的应用范围，实现对所关注目标的无限制连续监视。目前，针对电动机激光射束驱动技术，各国都处在研究阶段，并针对关键技术进行攻关[8]。本文将在对国内外先进激光无线能量传输方式进行分析的基础上，设计一种用于电动无人机的激光射束驱动系统，将极大地拓展电动无人机的使用范围和应用模式，为激光射束驱动无人机技术工程化提供技术支撑。—l_lI夕能量激光器———]转台伺服羊霾地面丰控制器+————_，地而发射饥2激光射束驱动无人机系统组成无人机激光无线能量传输系统将实现地面功能端对电动无人机的无线能量传输，该系统由地面发射机和机载接收机两个系