Die Entwicklung von unbemannten Fluggeräten (UAVs) steht kurz vor einem Durchbruch, der die Vorstellung von ihrer Flugdauer grundlegend verändern könnte. Eine Gruppe von Forschern der Chinesischen Universität für zivile Luftfahrt (CAUC) hat eine experimentelle Technologie vorgestellt, die es ermöglicht, Drohnen mittels eines Laserstrahls direkt in der Luft mit Strom zu versorgen.

Doppelte Effizienz: Vom Laser zur Elektrizität

Das Kernelement des neuen Systems ist ein ultradünner Empfänger, der unter dem Flügel des Fluggeräts montiert wird. Die Konstruktion des Geräts folgt einem innovativen zweischichtigen Schema, das eine maximale Energienutzung gewährleistet:

  • Perowskitschicht: Das obere Element ist für die direkte Umwandlung der Laserenergie in elektrischen Strom verantwortlich.
  • Thermoelektrischer Generator: Unter der ersten Schicht positioniert, fängt dieses Modul die bei der Arbeit entstehende Wärme auf und wandelt sie in zusätzliche Energie um.

Dieser Ansatz ermöglicht es nicht nur, Energie von einer externen Quelle zu beziehen, sondern auch die Nebenprodukte des Betriebs des Systems effektiv zu nutzen.

Kampf gegen Überhitzung im Flug

Eine der wichtigsten ingenieurtechnischen Aufgaben bei der Entwicklung war die Lösung des Problems der thermischen Belastung. Während der Tests erreichte die Temperatur des Empfängers kritische Werte von 80–90 °C. Um eine Überhitzung und einen Ausfall der Ausrüstung zu verhindern, griffen die Entwickler auf eine komplexe Lösung zurück:

In die Konstruktion wurden spezielle Nanokristalle integriert, die die Wärmeübertragung verringern, sowie Luftkanäle direkt in das Flügelprofil eingebaut. Der Anströmwind während des Fluges kühlt das System auf natürliche Weise, was paradoxerweise die Effizienz der thermoelektrischen Schicht zusätzlich erhöht.

Testergebnisse und Perspektiven

Die Labortests zeigten beeindruckende Ergebnisse: Der Wirkungsgrad der Umwandlung von Laserenergie in Elektrizität betrug 38,49 %. Die erzeugte Leistung reichte aus, um ein Modell eines Luftschraubentriebwerks voll zu betreiben, was die Funktionsfähigkeit des Konzepts bestätigte.

Gegenwärtig befindet sich die Technologie noch im Stadium der experimentellen Entwicklung. Der nächste Schritt für die Wissenschaftler wird die Durchführung von Tests an echten Drohnen unter Freiluftbedingungen sein, um das Potenzial des Systems für die Erstellung von Drohnen mit praktisch unbegrenzter Flugzeit zu bewerten.