Bình luận về bài báo của lực lượng phòng không thế hệ 4 “đụng độ” TOP2 về vấn đề cấp nguồn không dây từ xa của máy bay không dây (UAV) cỡ nhỏ và siêu nhỏ (xem tại đây), cũng như chủ đề: thuật toán bầy đàn (tác nhân) cho UAV và triển vọng cho phòng không "thế hệ thứ 4". Tôi sẽ cố gắng làm nổi bật vấn đề truyền tải điện không dây theo hiểu biết tốt nhất của tôi. Thuật toán bầy đàn (khái niệm tác nhân) và khả năng kém hiệu quả của các hệ thống phòng không hiện có nói chung là một chủ đề cho một bài báo riêng biệt.
Truyền tải điện năng không dùng dây dẫn là phương thức truyền năng lượng điện không dùng các phần tử dẫn điện trong mạch điện.
Vào cuối thế kỷ 19, phát hiện ra rằng điện có thể được sử dụng để làm bóng đèn phát sáng đã làm bùng nổ một cuộc nghiên cứu nhằm tìm ra cách tốt nhất để truyền tải điện năng.
Truyền năng lượng không dây cũng được tích cực nghiên cứu vào đầu thế kỷ 20, khi các nhà khoa học quan tâm nhiều đến việc tìm kiếm các cách truyền năng lượng không dây khác nhau. Mục đích của nghiên cứu rất đơn giản - tạo ra một điện trường ở một nơi để sau đó nó có thể được phát hiện bởi các thiết bị ở khoảng cách xa. Đồng thời, các nỗ lực đã được thực hiện để cung cấp năng lượng từ khoảng cách xa không chỉ cho các cảm biến có độ nhạy cao để phát hiện điện áp mà còn cho các hộ tiêu thụ năng lượng đáng kể. Vì thế, năm 1904 tại St. Louis World's Fair đã được trao giải thưởng cho việc phóng thành công động cơ máy bay có công suất 0,1 mã lực, thực hiện với khoảng cách 30 m.
Các bậc thầy về "điện" được nhiều người biết đến (William Sturgeon, Michael Faraday, Nicolas Joseph Callan, James Clerk Maxwel, Heinrich Hertz, Mahlon Loomas, v.v.), nhưng ít người biết rằng nhà nghiên cứu Nhật Bản Hidetsugu Yagi đã sử dụng ăng-ten do chính ông phát triển. để truyền năng lượng. Tháng 2 năm 1926, ông công bố kết quả nghiên cứu của mình, trong đó ông mô tả cấu trúc và phương pháp điều chỉnh ăng ten Yagi.
Những công việc và dự án rất nghiêm túc đã được thực hiện ở Liên Xô trong giai đoạn 1930-1941. và song song tại Drittes Reich.
Đương nhiên, chủ yếu là cho các mục đích quân sự: tiêu diệt nhân lực của kẻ thù, phá hủy cơ sở hạ tầng quân sự và công nghiệp, v.v. Tại Liên Xô, công việc nghiêm túc cũng đã được thực hiện về việc sử dụng bức xạ vi sóng để ngăn chặn sự ăn mòn bề mặt của các cấu trúc và sản phẩm kim loại. Nhưng đây là một câu chuyện riêng biệt đòi hỏi sự đầu tư thời gian đáng kể: một lần nữa bạn phải leo lên một căn gác đầy bụi hoặc một tầng hầm bụi bặm không kém.
Một trong những nhà vật lý Nga lớn nhất thế kỷ trước, người đoạt giải Nobel, viện sĩ Pyotr Leonidovich Kapitsa đã dành một phần tiểu sử sáng tạo của mình để nghiên cứu triển vọng sử dụng dao động vi ba và sóng để tạo ra các hệ thống truyền năng lượng mới và hiệu quả cao.
Năm 1962, trong lời tựa cho cuốn sách chuyên khảo của mình, ông viết:
Trong danh sách dài những ý tưởng kỹ thuật tuyệt vời được thực hiện trong thế kỷ 20, chỉ có giấc mơ truyền tải năng lượng điện không dây là tiếp tục chưa thực hiện được. Những mô tả chi tiết về chùm năng lượng trong tiểu thuyết khoa học viễn tưởng đã làm các kỹ sư thấy rõ nhu cầu rõ ràng và sự phức tạp trong thực tế của việc triển khai.
Nhưng tình hình dần dần thay đổi theo chiều hướng tốt hơn.
Năm 1964, chuyên gia điện tử vi sóng William C. Brown lần đầu tiên thử nghiệm một thiết bị (mô hình máy bay trực thăng) có khả năng nhận và sử dụng năng lượng của chùm vi sóng dưới dạng dòng điện một chiều, nhờ vào một mảng ăng-ten bao gồm các lưỡng cực nửa sóng, mỗi được tải với các điốt Schottky hiệu suất cao …
Cũng trong năm 1964, William C. Brown đã giới thiệu mô hình máy bay trực thăng của mình, được cung cấp bởi một bộ phát sóng vi ba cho chuyến bay, trên Walter Cronkite News của CBS.
Về nguyên tắc, sự kiện này và công nghệ này là thú vị nhất trong TopWar (bên dưới sẽ nói một chút về "cuộc sống hàng ngày" và năng lượng). Lịch sử & Thử nghiệm chuyến bay bằng lò vi sóng không dây (phim bằng tiếng Anh, nhưng mọi thứ đều đủ rõ ràng)
Đến năm 1976, William Brown đã thực hiện việc truyền một chùm vi ba công suất 30 kW trên khoảng cách 1,6 km với hiệu suất vượt quá 80%.
Các thử nghiệm được thực hiện trong phòng thí nghiệm và được ủy quyền bởi Raytheon Co.
Điều gì đã làm cho Raytheon trở nên nổi tiếng và lĩnh vực quan tâm chính của công ty này, tôi nghĩ, nó không có giá trị cụ thể? Chà, nếu ai chưa biết, hãy xem Niên đại lịch sử của Raytheon:
Đọc thêm về kết quả đạt được tại đây (ở định dạng tiếng Anh và RIS, BibTex và RefWorks Direct Export):
→ Truyền tải điện bằng vi sóng - Tạp chí IOSR
→ Máy bay trực thăng chạy bằng vi sóng. William C. Brown. Công ty Raytheon.
Năm 1968, nhà nghiên cứu vũ trụ người Mỹ Peter E. Glaser đề xuất đặt các tấm pin mặt trời lớn trên quỹ đạo địa tĩnh và truyền năng lượng do chúng tạo ra (ở mức 5-10 GW) tới bề mặt Trái đất bằng một chùm vi sóng hội tụ tốt., sau đó chuyển nó thành năng lượng của dòng điện một chiều hoặc xoay chiều có tần số kỹ thuật và phân phối đến các hộ tiêu thụ.
Một sơ đồ như vậy giúp nó có thể sử dụng dòng bức xạ mặt trời cường độ cao tồn tại trong quỹ đạo địa tĩnh (~ 1, 4 kW / sq. M.), và truyền năng lượng nhận được đến bề mặt Trái đất liên tục, bất kể thời gian trong ngày và điều kiện thời tiết. Do độ nghiêng tự nhiên của mặt phẳng xích đạo so với mặt phẳng hoàng đạo một góc 23,5 độ, một vệ tinh nằm trên quỹ đạo địa tĩnh được chiếu sáng bởi một dòng bức xạ mặt trời gần như liên tục, ngoại trừ những khoảng thời gian ngắn gần những ngày của mùa xuân. và điểm phân mùa thu, khi vệ tinh này rơi vào vùng bóng tối của Trái đất. Những khoảng thời gian này có thể được dự đoán chính xác và tổng cộng chúng không vượt quá 1% tổng độ dài của năm.
Tần số dao động điện từ của chùm tia vi ba phải tương ứng với những dải tần được phân bổ để sử dụng trong công nghiệp, nghiên cứu khoa học và y học. Nếu tần số này được chọn bằng 2,45 GHz, thì các điều kiện khí tượng, bao gồm mây dày và lượng mưa lớn, thực tế không ảnh hưởng đến hiệu quả truyền năng lượng. Băng tần 5,8 GHz rất hấp dẫn vì nó có thể làm giảm kích thước của ăng-ten truyền và nhận. Tuy nhiên, ảnh hưởng của các điều kiện khí tượng ở đây cần được nghiên cứu thêm.
Mức độ phát triển hiện nay của điện tử vi sóng cho phép chúng ta nói về một giá trị khá cao của hiệu suất truyền năng lượng của chùm vi sóng từ quỹ đạo địa tĩnh đến bề mặt Trái đất - khoảng 70% ÷ 75%. Trong trường hợp này, đường kính của ăng ten phát thường được chọn bằng 1 km, và trực tràng trên mặt đất có kích thước 10 km x 13 km cho vĩ độ 35 độ. SCES có công suất đầu ra là 5 GW có mật độ công suất bức xạ ở tâm của anten phát là 23 kW / m², ở tâm của anten thu - 230 W / m².
Nhiều loại máy phát vi sóng chân không và trạng thái rắn khác nhau cho ăng ten phát của SCES đã được nghiên cứu. Đặc biệt, William Brown đã chỉ ra rằng các magnetron, được phát triển tốt bởi ngành công nghiệp, dành cho lò vi sóng, cũng có thể được sử dụng trong việc truyền các mảng ăng ten của SCES, nếu mỗi chúng được trang bị mạch phản hồi pha âm riêng của nó đối với một tín hiệu đồng bộ hóa bên ngoài (được gọi là Bộ khuếch đại hướng Magnetron - MDA).
Rektenna là một hệ thống nhận và chuyển đổi hiệu quả cao, tuy nhiên, điện áp thấp của các điốt và nhu cầu chuyển mạch nối tiếp của chúng có thể dẫn đến sự cố tuyết lở. Một bộ chuyển đổi năng lượng cyclotron phần lớn có thể loại bỏ vấn đề này.
Ăng-ten phát của SCES có thể là một dải ăng-ten tích cực phát lại dựa trên các ống dẫn sóng có rãnh. Sự định hướng thô của nó được thực hiện bằng cơ học; để dẫn hướng chính xác chùm tia vi ba, một tín hiệu hoa tiêu được sử dụng, phát ra từ trung tâm của trực tràng thu và được phân tích trên bề mặt của ăng ten phát bởi một mạng lưới các cảm biến thích hợp.
Từ năm 1965 đến năm 1975 một chương trình khoa học do Bill Brown lãnh đạo đã hoàn thành xuất sắc, chứng tỏ khả năng truyền công suất 30 kW trên khoảng cách hơn 1 dặm với hiệu suất 84%.
Năm 1978-1979 tại Hoa Kỳ, dưới sự lãnh đạo của Bộ Năng lượng (DOE) và Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA), chương trình nghiên cứu cấp nhà nước đầu tiên được thực hiện nhằm xác định triển vọng của SCES.
Vào năm 1995-1997, NASA một lần nữa quay lại thảo luận về tương lai của SCES, dựa trên tiến bộ công nghệ đạt được vào thời điểm đó.
Nghiên cứu được tiếp tục trong năm 1999-2000 (Chương trình Nghiên cứu Chiến lược & Công nghệ Điện Mặt trời Không gian (SSP)).
Nhật Bản đã thực hiện các nghiên cứu tích cực và có hệ thống nhất trong lĩnh vực SCES. Năm 1981, dưới sự lãnh đạo của các Giáo sư M. Nagatomo (Makoto Nagatomo) và S. Sasaki (Susumu Sasaki), Viện Nghiên cứu Vũ trụ Nhật Bản đã bắt đầu nghiên cứu phát triển một nguyên mẫu SCES với mức công suất 10 MW, có thể được tạo bằng cách sử dụng các phương tiện phóng hiện có. Việc tạo ra một nguyên mẫu như vậy cho phép tích lũy kinh nghiệm công nghệ và chuẩn bị cơ sở cho việc hình thành các hệ thống thương mại.
Dự án được đặt tên là SKES2000 (SPS2000) và nhận được sự công nhận ở nhiều quốc gia trên thế giới.
Đây là cách WiTricity và tập đoàn WiTricity ra đời.
Vào tháng 6 năm 2007, Marin Soljačić và một số người khác tại Viện Công nghệ Massachusetts đã thông báo về việc phát triển một hệ thống trong đó một bóng đèn 60 W được cung cấp từ một nguồn cách xa 2 m, với hiệu suất 40%.
Theo các tác giả của sáng chế, đây không phải là sự cộng hưởng "thuần túy" của các mạch ghép nối và không phải là một máy biến áp Tesla có ghép nối cảm ứng. Bán kính truyền năng lượng cho ngày hôm nay là hơn hai mét một chút, trong tương lai - lên đến 5-7 mét.
Nhìn chung, các nhà khoa học đã thử nghiệm hai chương trình khác nhau về cơ bản.
Các công nghệ tương tự đang được các hãng khác phát triển rầm rộ: Intel đã trình diễn công nghệ WREL với hiệu suất truyền tải điện năng lên tới 75%. Năm 2009, Sony đã trình diễn hoạt động của TV mà không cần kết nối mạng. Chỉ có một tình huống đáng báo động: bất kể phương pháp truyền dẫn và các tinh chỉnh kỹ thuật, mật độ năng lượng và cường độ trường trong cơ sở phải đủ cao để cấp nguồn cho các thiết bị có công suất vài chục watt. Theo chính các nhà phát triển, vẫn chưa có thông tin về tác động sinh học của các hệ thống như vậy đối với con người. Với sự xuất hiện gần đây và các cách tiếp cận khác nhau để thực hiện các thiết bị truyền tải điện, các nghiên cứu như vậy vẫn còn ở phía trước và kết quả sẽ không sớm xuất hiện. Và chúng ta sẽ chỉ có thể đánh giá tác động tiêu cực của chúng một cách gián tiếp. Một thứ gì đó sẽ lại biến mất khỏi nhà của chúng ta, chẳng hạn như những con gián.
Năm 2010, Haier Group, một nhà sản xuất thiết bị gia dụng của Trung Quốc, đã giới thiệu sản phẩm độc đáo của mình tại CES 2010, một chiếc TV LCD hoàn toàn không dây dựa trên nghiên cứu của Giáo sư Marina Solyachich về truyền tải điện không dây và giao diện kỹ thuật số gia đình không dây (WHDI).
Trong năm 2012-2015. Các kỹ sư tại Đại học Washington đã phát triển công nghệ cho phép Wi-Fi được sử dụng như một nguồn năng lượng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị di động và sạc các thiết bị. Công nghệ này đã được tạp chí Popular Science công nhận là một trong những cải tiến tốt nhất của năm 2015. Sự phổ biến của công nghệ không dây đã tự tạo ra một cuộc cách mạng. Và bây giờ đến lượt truyền tải điện không dây qua mạng, mà các nhà phát triển tại Đại học Washington gọi là PoWiFi (cho Power Over WiFi).
Trong giai đoạn thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã có thể sạc thành công pin lithium-ion và nickel-metal hydride dung lượng nhỏ. Sử dụng bộ định tuyến Asus RT-AC68U và một số cảm biến đặt cách nó 8,5 mét. Các cảm biến này chuyển đổi năng lượng của sóng điện từ thành dòng điện một chiều với điện áp từ 1, 8 đến 2, 4 vôn, được yêu cầu để cấp nguồn cho vi điều khiển và hệ thống cảm biến. Đặc thù của công nghệ là chất lượng của tín hiệu làm việc không bị suy giảm trong trường hợp này. Bạn chỉ cần lắp lại bộ định tuyến và có thể sử dụng nó như bình thường, đồng thời cấp nguồn cho các thiết bị tiêu thụ điện năng thấp. Trong một trong những cuộc biểu tình, một camera giám sát bí mật nhỏ, độ phân giải thấp nằm cách bộ định tuyến hơn 5 mét đã được cấp nguồn thành công. Sau đó, thiết bị theo dõi thể dục Jawbone Up24 được sạc 41%, mất 2,5 giờ.
Đối với những câu hỏi hóc búa về lý do tại sao các quy trình này không ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng của kênh truyền thông mạng, các nhà phát triển trả lời rằng điều này có thể thực hiện được do bộ định tuyến flash gửi các gói năng lượng thông qua các kênh truyền thông tin trống trong quá trình hoạt động của nó. Họ đi đến quyết định này khi phát hiện ra rằng trong khoảng thời gian im lặng, năng lượng chỉ đơn giản là chảy ra khỏi hệ thống và trên thực tế, nó có thể được chuyển đến cấp nguồn cho các thiết bị tiêu thụ điện năng thấp.
Trong tương lai, công nghệ PoWiFi có thể phục vụ tốt cho việc cung cấp năng lượng cho các cảm biến được tích hợp trong các thiết bị gia dụng và thiết bị quân sự, để điều khiển chúng không dây và thực hiện sạc / sạc lại từ xa.
Việc chuyển năng lượng cho UAV là có liên quan (rất có thể, đã sử dụng công nghệ PoWiMax hoặc từ radar trên không của máy bay tác chiến):
Ý tưởng trông khá hấp dẫn. Thay vì thời gian bay 20-30 phút như hiện nay:
→ LOCUST - Máy bay không người lái của Hải quân tràn ngập
→ Tại Hoa Kỳ đã thử nghiệm một "bầy" các microdrones Perdix
→ Intel đã tổ chức một buổi trình diễn máy bay không người lái trong giờ biểu diễn giữa hiệp của Lady Gaga - Intel® Aero Platform dành cho UAV
có được 40-80 phút bằng cách sạc lại máy bay không người lái sử dụng công nghệ không dây.
Hãy để tôi giải thích:
-việc trao đổi m / y drone vẫn cần thiết (thuật toán bầy đàn);
- Thay đổi m / y drone và máy bay (tử cung) cũng cần thiết (trung tâm điều khiển, hiệu chỉnh BZ, nhắm mục tiêu lại, lệnh loại bỏ, ngăn chặn "hỏa lực thiện chiến", chuyển giao thông tin trinh sát và lệnh sử dụng vũ khí).
Đối với UAV, âm từ luật nghịch đảo bình phương (ăng ten phát xạ đẳng hướng) "bù đắp" một phần cho độ rộng chùm ăng ten và dạng bức xạ:
Đây không phải là kết nối di động, trong đó ô phải cung cấp giao tiếp 360 ° cho các phần tử cuối.
Giả sử biến thể này:
Máy bay tác chiến (cho Perdix) chiếc F-18 này (hiện nay) có radar AN / APG-65:
hoặc trong tương lai sẽ có AN / APG-79 AESA:
Điều này đủ để kéo dài tuổi thọ hoạt động của Perdix Micro-Drone từ 20 phút hiện tại lên một giờ và thậm chí có thể hơn. Nhiều khả năng, máy bay không người lái trung gian Perdix Middle sẽ được sử dụng, sẽ được radar của máy bay chiến đấu chiếu xạ ở một khoảng cách vừa đủ và nó sẽ thực hiện việc "phân phối" năng lượng cho những người em của Perdix Micro- Drone thông qua PoWiFi / PoWiMax, đồng thời trao đổi thông tin với chúng (bay và nhào lộn trên không, nhiệm vụ mục tiêu, phối hợp bầy đàn).
Thời đại của những cuộc tấn công của warthog có phải là dĩ vãng?
Có lẽ, nó sẽ sớm đến với việc sạc điện thoại di động và các thiết bị di động khác có phạm vi kết nối Wi-Fi, Wi-Max hoặc 5G - trong tàu điện ngầm, trên tàu, trên máy bay, khi đi bộ / chạy bộ trong công viên?
Lời bạt: 10 - 20 năm sau khi vô số thiết bị phát sóng vi ba điện từ được đưa vào cuộc sống hàng ngày (Điện thoại di động, Lò vi sóng, Máy tính, WiFi, công cụ Blu, v.v.), gián ở các thành phố lớn bỗng chốc trở thành của hiếm! Bây giờ gián là một loài côn trùng chỉ có thể được tìm thấy trong vườn thú. Họ đột ngột biến mất khỏi những ngôi nhà mà họ từng rất mực yêu thương.
COCKROACHES KARL ™!
Những con quái vật này, những kẻ đứng đầu danh sách "sinh vật kháng vô tuyến" đã đầu hàng một cách đáng xấu hổ!
thẩm quyền giải quyết
Ai là người tiếp theo trong hàng?
Lưu ý: Một trạm gốc WiMAX điển hình truyền công suất ở khoảng +43 dBm (20 W), trong khi một trạm di động thường truyền ở +23 dBm (200 mW).
Mức bức xạ cho phép của các trạm gốc của thông tin di động (900 và 1800 MHz, tổng mức từ tất cả các nguồn) trong khu vực vệ sinh - dân cư ở một số quốc gia có sự khác biệt rõ rệt:
CHAOS ĐẦY ĐỦ
Y học vẫn chưa đưa ra câu trả lời rõ ràng cho câu hỏi: di động / WiFi có hại không và ở mức độ nào? Và việc truyền tải điện không dây bằng công nghệ vi sóng thì sao?
Ở đây công suất không phải là watt và dặm watt, mà đã là kW …
Liên kết, tài liệu đã sử dụng, ảnh và video:
"(HÀNH TRÌNH CỦA ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH!" N 12, 2007 (ĐIỆN TỪ KHÔNG GIAN - CÂY ĐIỆN KHÔNG GIAN MẶT TRỜI, V. A. Banke)
"Điện tử vi sóng - quan điểm trong năng lượng không gian" V. Banke, Ph. D.
www.nasa.gov
www. whdi.org
www.defense.gov
www.witricity.com
www.ru.pinterest.com
www. raytheon.com
www. ausairpower.net
www. wikipedia.org
www.slideshare.net
www.homes.cs.washington.edu
www.dailywireless.org
www.digimedia.ru
www. powercoup.by
www.researchgate.net
www. proelectro.info
www.youtube.com
