激光无线能量传输技术应用及其发展趋势.pdf

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1、第24卷第1期航天器工程V01．24No．11111篁!旦量至垒篁三呈垦垒!三星些鱼!墅兰兰垦!些鱼!激光无线能量传输技术应用及其发展趋势李向阳吴世臣李钟晓(山东航天电子技术研究所，山东烟台264670)摘要介绍了无线能量传输技术的分类，分析了无线能量传输技术在未来航天方面的应用需求，最后以激光无线能量传输系统为例，对系统组成、关键技术以及未来的发展趋势进行了展望。无线能量传输技术将为我国空间科学研究、天基遥感和环境监测等领域提供技术先进、应用灵活、可满足多类重大应用需求的支持。关键词无线能量传输；激光能量传输；发展趋势中图分类号：V423．44文献标志码：ADol：10．3969／j．iss

2、n．1673—8748．2015．01．001LaserWirelessPowerTransmissionTechnologyandItsDeVelopmentTrendI。IXiangyangWUShichenLIZhongxiao(ShandongAerospaceElectro—techn0109yInstitute，Yantai，Shandong264670，China)Abstract：Thedevelopmentofwirelesspowertransmissiontechnologyprovidesanewmethodforspacecraftenergyobtaining，es

3、peciallyinfractionatedspacecraftpowertransferring，satelliteres—cuing，andspacecraftmaintaininginorbit．Inthispaper，severalwirelesspowertransmissiontechnologiessuchasloosecoupled，flexiblecoupled，laser，microwaveandtheirapp“cationsareintroduced．Thenalaserwirelesspowertransmissionsystemispresented，includi

4、ngitscomposi—tions，keytechnologies，stateanddevelopmenttrend．Withtheprogressofthetechnology，itcansupportmanyneedsofspacemissions．Keywords：wirelesspowertransmission；laserpowertransmission；developmenttrend1引言无线能量传输(wirelessPowerTransmission，WPT)系统是指不依赖能源输送线，利用微波、激光等无线手段，向特定环境下工作的目标机器提供能源支持，使其顺利完成指定任务的能

5、源输送系统。目前，尽管无线能量传输的效率低于有线传输，但浩瀚的宇宙空间是无法铺设电力传输线的，而无线能量传输技术成为向远端供电的唯一选择。当前美国国家航空航天局、日本宇宙航空研究开发机构、欧洲航天局等纷纷开展了无线能量传输技术的研究。2002年，德国开展了激光驱动小车验证试验。2006年日本近畿大学开展了室内电动风筝和直升机激光供能试验。2009年美国开展了激光驱动太空电梯试验，2012年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能量传输系统，实现对“潜行者”(Stalker)无人机室外无线充电。2014年中国山东航天电子技术研究所首次实现了两个飞艇之间的激光无线能量传输试

6、验。随着无线收稿日期：2014_1120；修回日期：2015一01一05基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)(2012AAl20605)作者简介：李向阳，男，硕士，研究员，山东航天电子技术研究所所长，从事航天器综合电子系统研究和航天电子设备产业化、先进制造技术研究等工作。Email：513dzb@sina．com。航天器工程能量传输技术的发展，在向卫星、机器人、空间探测巡视器等类似平台供电方面将得到越来越多的应用，并将有力促进航天技术的发展。本文主要对无线能量传输技术的分类、应用需求进行了介绍，并以激光无线能量传输系统为例，对系统组成、关键技术以及未来的发展趋势进行了展望。IU2无线

7、能量传输技术分类及应用需求目前，实现无线能量传输的方式主要有4种：感应耦合、磁场共振、激光、微波等不同形式¨2

8、，如图1所示。(a)感应耦合(b)磁场共振(c)激光(d)微波图1无线能量传输方式Fig．1Wirelesspowertransmissionmethods4种能量传输手段各有特点，其中，电磁感应传能和磁场共振耦合传能的方式在近距离情况下可以获得较理想的传输效率，而随着传输距离的增加，其