撰文|小魔

四軸無人機可能是近些年來最有用的科技發明之一，它靈便小巧、機械穩定性好、場地適應性強，且造價(jia) 低廉，能幫助人類完成影像拍攝、高空監測、運輸、農(nong) 業(ye) 生產(chan) 之類的多種工作。

最近在以色列國防科技公司ElbitSystems的開發下，四軸無人機甚至還能變身為(wei) 殺傷(shang) 性武器，提升戰場作戰人員的對敵能力。

然而，四軸無人機雖有萬(wan) 般好，但由於(yu) 尺寸所限，往往它並不能攜帶太大容量的動力電池，這也使其無法進行長時間的飛行活動。

那麽(me) 在動力電池技術沒有重大突破的情況下，還有什麽(me) 方法能讓四軸無人機提高飛行時長麽(me) ？

還別說，來自中國鹹陽西北工業(ye) 大學的研究人員最近就展示了一種永遠不需要降落的無人機，這算是從(cong) 根本上解決(jue) 了四軸無人機飛行時間短的缺點。

這款無人機能一直飛在天上是因為(wei) 它擁有一個(ge) 非常特別的遠程無線充電係統，該係統會(hui) 通過地麵上的自適應目標跟蹤激光為(wei) 無人機源源不斷地供電。

相較於(yu) 市麵上的其他四軸無人機，鹹陽西北工業(ye) 大學展示的這款無人機唯一的不同之處在於(yu) 其底部安裝了一個(ge) 類似太陽能光伏電池板的光電轉換器，當無人機起飛後轉換器就會(hui) 接收外界的激光並把它轉化為(wei) 飛行所用的電能。

適配手機的激光充電係統

就目前而言，在無線電力傳(chuan) 輸係統中，以光電轉換作為(wei) 充電方式的硬件技術其實已經發展得相當不錯，盡管它的整體(ti) 效率還不是很高。

一般來說，在能量發射端，電能轉換到激光的效率可以在50-85%之間，這本身取決(jue) 於(yu) 使用的激光器有多高級，而在接收端，當激光再次轉換回電能時，還會(hui) 再次出現50%左右的能量損失。

考慮到電能在當下能源價(jia) 格中算是比較便宜的，如果選擇以光電轉換進行無線充電，那麽(me) 在可接受的電能損失內(nei) ，就意味著你將能夠擁有一台永遠不需要降落的無人機了。

鹹陽西北工業(ye) 大學並非首家為(wei) 飛行器研發遠程激光充電技術的工程團隊，早在2012年，總部位於(yu) 華盛頓的PowerLight公司（前身為(wei) LaserMotive）曾展示過類似的無線無人機充電係統。

該公司在風洞中使一架大型無人機保持了48小時的飛行時長，並且他們(men) 還為(wei) 洛克希德·馬丁公司的一架Stalker無人機在室外最遠600米的範圍內(nei) 進行過無線充電。

不過，鹹陽西北工業(ye) 大學團隊對比前者更進一步的地方在於(yu) 他們(men) 開發了一係列提升激光充電係統穩定性的方案。

其中包括一種“智能視覺跟蹤算法”，通過這個(ge) 算法，就能夠保持發射端的激光光束會(hui) 一直對準無人機，同時他們(men) 還開發出了一種可以補償(chang) 大氣密度變化的自適應光束整形係統，以及一種識別障礙物並迅速將激光功率調整到安全水平的方法。

將這些功能算法整合後，他們(men) 用一架小型四軸無人機對整個(ge) 遠程激光充電係統進行了測試，並演示了其在室內(nei) 開燈和關(guan) 燈時的工作情況，以及夜間在室外的工作情況，視頻顯示無人機的飛行高度約為(wei) 10米。

激光充電係統的遠距離能力表明，這種係統可以為(wei) 高空無人機作戰打開一扇新大門，它可以有效地創建持久性的空中戰鬥平台，能夠發揮類似低空衛星的作用，不過不可否認的是，多旋翼飛行器能否正常工作仍要考慮天氣因素。

考慮到具備不落地能力的無人機有著極高的軍(jun) 事潛力，鹹陽西北工業(ye) 大學團隊並沒有向外界公布該遠程充電係統的激光功率輸出、係統範圍或充電效率等等具體(ti) 信息，並且該遠程激光充電係統顯然仍處於(yu) 實驗室早期原型機的階段。

不過它如果真能走出實驗室，鑒於(yu) 這是一種將激光指向天空的設備，不排除民用或商用領域會(hui) 出現監管方麵阻力的可能。

另一方麵，美國PowerLight則在研發更接近商業(ye) 化的遠程充電係統，該公司表示，他們(men) 的目標是推出一款長距離、輕量級、緊湊型的無線激光電力傳(chuan) 輸係統，並且該係統會(hui) 搭載功能性安全關(guan) 閉係統，甚至它還能在不受任何天氣條件的影響工作。

好吧，作為(wei) 熱愛和平的普通市民，我們(men) 暫且不去關(guan) 注遠程激光充電在軍(jun) 事領域方麵能發揮多大作為(wei) ，在日常生活方麵，這種技術如果能得到應用，至少會(hui) 讓各種意義(yi) 上的電動飛行器受益匪淺。

特別是近兩(liang) 年熱門的eVTOL空中出租車，對於(yu) 它們(men) 來說遲遲無法像電動汽車那樣進入大規模商用化，除了法規問題，最主要的還是因為(wei) 它們(men) 的電池密度和續航能力都還達不到用戶的實際需求。

不過有了遠程激光充電的支持，當這些東(dong) 西再飛過頭頂時，如果有全市範圍內(nei) 的激光充電器為(wei) 其供應能量，那麽(me) 駕駛和乘坐它的用戶們(men) 也就不會(hui) 再產(chan) 生所謂的續航與(yu) 充電焦慮，如此一來飛行出租車之類的新世代交通工具也就有了更多的商業(ye) 意義(yi) 。

但是大家也都明白，在這種東(dong) 西被合法批準並準備用於(yu) 城市之前，它還有很長一段路要走。