无人机续航不用返航？美国战争部推进空中充电系统研发

10月，美国战争部作战能源—创新局（OE-I）向美国激光电力技术公司（PowerLightTechnologies）发出了一份后续合同，要求其进一步开发并整合“空中再充电”（AerialReCharge，ARC）技术系统，使其走向战地可部署状态。

ARC系统的逻辑很直接：用激光束在飞行中为无人机补能，让无人机不必为了换电池而返航。激光电力技术公司在今年4月对这一技术进行了飞行演示验证，但距离令“无人机不再返航”的大规模实战运用仍有不少工程与部署“门槛”需要跨越。

一个被低估的作战瓶颈：返航充电

根据美国战争部的无人机系统分类体系，美军使用的无人机以重量、正常操作高度和速度为划分指标，被划分为第1组（Group1）到第5组（Group5）等五个等级。其中，第一组是其中最小的一类，通常最大起飞重量不超过20磅（约9千克），正常操作高度低于1200英尺（约366米），速度不超过100节（约185千米/时）。

第一组无人机通常只携带约30分钟飞行的电池电量，而升空和编组协调这两项任务还会耗费相当一部分可用的任务时间。因此，在侦察、监视与打击链条中，这意味着无人机抵达任务区域后不久便面临返航压力，任务被迫中断。

此外，问题还不只在于“少飞一会儿”——每一次回收充电都意味着操作员需要离开掩体更换电池，在战争环境中，暴露风险极大上升。此外，后勤部门也要为持续不断的电池补给消耗运输资源和人员精力。

美国无人机生产商克劳斯·哈姆达尼航空航天公司（KrausHamdaniAerospace，简称KHA公司）首席执行官法蒂玛·哈姆达尼（FatemaHamdani）曾这样表示，当飞机必须飞回降落点、在地面充电、再飞回任务区域，“你就失去了持续监视的能力”。KHA公司旗下K1000ULE无人机已经进入美国战争部的BlueUAS采购清单，也是ARC系统的试验“搭档”和充能对象。

因此，在飞行中补能，就被视为军用无人机领域的关键待突破技术之一：如果无人机能在任务空域附近获得能量，其执行任务的时间就能不再被单块电池的容量所限制。

原理已验证，工程仍在爬坡的ARC系统

根据美国激光电力技术公司的公开资料与媒体报道，ARC系统采用光学功率传输技术（opticalpowerbeaming）。简单来说，该体系的地面发射端会将电能转化为激光，在空中自主捕获、跟踪飞行中的无人机，将光束指向机载接收器；接收器把激光能量转换为电能，为电池充电或直接支撑无人机的载荷。

今年4月，美国激光电力技术公司曾宣告，在美国中央司令部与OE-I的赞助下，通过与KHA公司的合作，已经在美国南卡罗来纳州肖恩空军基地完成了一次技术演示：ARC激光系统向5000英尺高度的K1000ULE无人机输送了近1千瓦功率，整个飞行过程中ARC系统与无人机一直保持自主跟踪与能量链路。

K1000ULE无人机是Group2级全电动无人机，固定翼模式续航可达24小时，采用太阳能辅助设计，曾创下75小时连续飞行纪录。

在此基础上叠加使用ARC系统，KHA的目标是将“持续飞行”的时间从以小时计推向以天计，甚至更长的尺度。激光电力技术公司的资料显示，ARC系统的接收器，峰值输出可达800瓦，平均约600瓦，充电区域位于发射端约300米以外的盘旋空域，接收器重2.8千克。从指标看，这是一套为第2组及以上平台设计的系统，而非直接适配最小型第1组无人机的即插即用方案。

不过，从演示成功到具备实战能力，未来至少还有三道关键问题要解决。

第一道关键门槛是功率与热辐射。千瓦级激光在接收端转换时仍会产生显著废热，高功率持续照射下的热管理直接关系接收器寿命和安全性，这是功率束能走向工程化长期面对的难题。

第二道关键门槛是瞄准与环境。大气衰减、热晕和粒子干扰会散射激光能量，降低传输效率；系统需要在无人机机动和环境变化中维持稳定光束，这对跟踪精度提出了很高要求。

第三道关键门槛是安全与空域整合。ARC发射端采用多层安全联锁，探测到光束路径上的物体时会暂时关闭激光，但高功率激光在混合空域中的长期运行规程仍需在实际部署中验证和固化。

围绕改变部署逻辑而衍生的新问题

激光电力技术公司表示，ARC系统正在助推实现的并不仅仅是让每一架无人机都变成“永不着陆”的平台，而是让续航成为体系化、网络化的综合能力，无论是从地面到空中、还是空中到空中，这种多域能量传输将极大增强无人机队的整体战力。

KHA公司表示，在ACR系统能力的支持下，在太平洋或中东战区，无人机机队的任务纵深可能达到250至1250英里，理想情况下，能量补给点将在每125至185英里处布置，还可以设在舰船或前沿阵地上；当无人机识别充电点后飞抵，补能一到两小时即可继续任务。

如果这一网络能够落地，无人机的运用将不再完全围绕固定基地展开，而是能够围绕能量覆盖的区域展开，传统的“作战半径”，定义也会随之改变。

不容忽视的是，今年4月的这次演示只是在单一平台、条件受控、单一架次前提下的能力验证，后续该技术能否实现多架次、持续性、多平台适配、在恶劣天气下的正常运作，依然有待观察。此外，该技术还必须要融入美军现有的后勤体系，包括充电站由谁部署、如何在对抗环境中保存充电站、能量网络的经济性如何……这些相关问题，依然没有答案。

还有一点要注意的是，第1组无人机目前仍主要受限于30分钟级的续航，而ARC现有的功率与重量指标首先服务于第2组及以上平台，其能力要下沉到最小型无人机，显然还需要进一步的工程迭代。

美国战争部为激光电力技术公司授予的新合同，显然说明了其对ARC系统目前的飞行演示是较为认可的，但其真正改变战场图景的时间点尚未到来。这个时间点，仍有赖于热管理、可靠性、安全规程和部署密度等不那么显眼却无法绕开的工程问题何时能够逐步解决。