Дрон поднялся в воздух на микроволновой тяге

Такая беспроводная передача электрической энергии пока возможна лишь при условии нахождения дрона непосредственно над источником излучения. Однако общий КПД передачи составил 0,43% против 0,001% в предыдущих экспериментах.

Полет дрона ученые описали в Journal of Spacecraft and Rockets. Беспроводная передача энергии (БПЭ) давно не является областью фантастики, а скорее одним из самых полезных применений радиоволн. Поэтому вы можете заряжать телефоны или автомобили, просто разместив их на специальной платформе. В 1966 в США с помощью микроволн уже взлетел вертолет, а в 90-х начались исследования по возможности использования такого подхода для запуска ракет.

В таких системах БПЭ мощность постоянного тока превращается в микроволновую энергию, чтобы потом попасть в приемник. Ожидается, что именно для полетов, в космос, эта технология станет очень востребованной — БПЭ может значительно улучшить летные характеристики аэрокосмических аппаратов, которым для полета требуется источник с высокой плотностью энергии. БПЭ может обеспечить ракетам высокую удельную тягу (низкий расход топлива) без ограничений, налагаемых химической энергией от обычного топлива.

Так, чтобы ракеты преодолели гравитационное притяжение Земли, сейчас им нужно уже на стартовой площадке потратить часть своего топлива, которое составляет почти 90% всего веса аппарата.

В начале 2010 года японские ученые успешно «запустили» крошечную металлическую ракету, используя этот необычный источник тяги — микроволны.

Так они могли посылать импульсы микроволновой энергии своей модели весом 126 граммов, нагревая воздух до десяти тысяч градусов Цельсия внутри нее, чтобы она поднялась в воздух на 1,2 метра.

Впрочем, во всех этих экспериментах с электровакуумными микроволновыми генераторами, общий КПД двигательных установок не превышал 14% для зафиксированных в одном положении систем. Поэтому демонстрации работы такой тяги для ракет свободного полета должны стать следующими — за это и взялись исследователи.

Однако, для такого полета ракете необходим источник непрерывного микроволнового излучения высокой мощности для концептуального исследования. Поэтому они ученые использовали беспилотный летательный аппорат-дрон — в диапазоне частот в 28 мегагерц. Для оценки БПЭ для аэрокосмических аппаратов приняли 400-граммовый дрон, которого наделили сложной системой отслеживания лучей, чтобы дрон получал как можно больше микроволнового излучения из двух рупорных антенн. От этого зависело и повышение эффективности БПЭ — беспилотник не мог терять связи с источником энергии и при этом взлетать самостоятельно.

Поэтому инженеры использовали фазовращатель для точного контроля фазы излучения и соединили его с GPS-трекером, чтобы синхронизировать дрон с источником. Так дрон с 30КПД улавливал луч микроволнового излучения, который с 40% эффективностью превращался в энергию для движения.

Беспилотник на 30 секунд завис на высоте 800 миллиметров, а общий КПД эксперимента составил 0,43%. Так ученые описали эффективность БПЭ для объекта в свободном полете, а будущем исследования планируют направить на совершенствование системы отслеживания луча и увеличения дальности передачи микроволнового излучения.

Перевод материала nauka.ua