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解决无人(rén)机续航有新办法

 

一、油动

电池的技术短(duǎn)时间突破不了,那(nà)就用汽油,做(zuò)油动多旋翼。目(mù)前市面上已经有油动多旋翼的(de)产(chǎn)品,主要有纯油(yóu)动(dòng)多旋翼、油电(diàn)混合多旋翼。

油动(dòng)多(duō)旋翼(yì)也分两(liǎng)种

1、油动直(zhí)驱多旋(xuán)翼

直(zhí)驱油动多旋翼最大的优点便是结构简单,成本低廉。其工作原理是:通过控制其发动机油(yóu)门(mén)的大小来(lái)改变其转速的(de)大(dà)小,进而达到俯仰、横滚、偏转(zhuǎn)。但其缺点(diǎn)也是(shì)显而易见的,就是抗风(fēng)性很差。

2、油动变距多旋翼

变(biàn)距油动多旋翼相对于直驱油动多旋(xuán)翼而言,结构比较复杂,成(chéng)本(běn)较高。其工作原理是(shì):改变桨距角的大小来改变升力,进而达到俯(fǔ)仰、横滚、偏(piān)转。其显(xiǎn)著优点是:抗(kàng)风性强。油动多旋翼是改变供能的方(fāng)式(shì)来达到长航时(shí)。但是油动相比于(yú)电动也会带来新的问题,比如发动机寿(shòu)命、二次(cì)污染、震动、下(xià)旋风过大(dà)等。

二(èr)、无线充电(diàn)

目前国外研究(jiū)无线充电(diàn)的公司有许多。Solace Power和波音公司合作开发(fā)并验证了一项新的无(wú)线充电技术,可以实现小型无人(rén)机的(de)“空中加油”。该技术称为谐振电(diàn)容耦合(RC2),利用充(chōng)电板(bǎn)上方产生的(de)电场,进行电能的无(wú)线传输。

美国高通公司投资(zī)的(de)德国无(wú)人机(jī)充电设备(bèi)制造厂商Skysense公司,其主营产品(pǐn)正是无人机(jī)无线(xiàn)充电平板装置。

不仅国外是一派风生(shēng)水起的(de)新局面,国内也不例外。20159月(yuè),国内无(wú)线供电技术公司中惠(huì)创智宣布要正式开展无人机无(wú)线供(gòng)电项目。

几(jǐ)种无(wú)线充电的方式

从(cóng)具体的技术(shù)原理及解决方案(àn)来说,目前无线充(chōng)电技术(shù)主要(yào)有(yǒu)电磁感应(yīng)式、磁(cí)共(gòng)振式、无线电波式、电场(chǎng)耦合(hé)式四种(zhǒng)基本方式。这几种技术分别适用于近程、中短程(chéng)与远程电力传(chuán)送。

1、电磁感应式无线充电(diàn)

当前最成熟、最普遍的是(shì)电磁感应式(shì)。其根本原理是利用电磁感(gǎn)应原理,类似(sì)于变压器,在(zài)发送端和接收端各有一个线圈,初级线(xiàn)圈上通(tōng)一定频率的交流电,由于电磁感应在次级(jí)线圈中产生(shēng)一定的电(diàn)流,从而(ér)将能量(liàng)从传输端转移到接收端(duān)。

2、磁共振式(shì)无线充电

磁共振式也称(chēng)为近场(chǎng)谐振(zhèn)式,由(yóu)能量发送装(zhuāng)置(zhì),和能量接收装置组成,当两个装置调(diào)整到相同频(pín)率,或者说在一个特定的频率上(shàng)共振(zhèn),它(tā)们就可以交换彼此的能量,其(qí)原理与声音(yīn)的共(gòng)振原理相同,排(pái)列在磁场中的相同振(zhèn)动频率的线(xiàn)圈,可从一个向另一个供电。技术难点(diǎn)是小型化和高效率化,被认(rèn)为(wéi)是将来最有希望广泛应用于电动汽车(chē)无线充电的(de)一种方式(shì)。

3、无线电波充电

基本原理类(lèi)似于早(zǎo)期使用的矿石收音机,主要有微波发射装置和微波接收装置组成。典型的是20世纪60年代布朗(William C. Brown)的微波(bō)输电系统。整个(gè)传输系统包括微波(bō)源、发射(shè)天线(xiàn)、接(jiē)收(shōu)天线3部分;微(wēi)波源内有(yǒu)磁控(kòng)管,能控制源在2. 45 GHz频段输出(chū)一定的功率;发射天线是64个缝隙的天线阵,接收天线拥有25%的收集(jí)和(hé)转换效率(lǜ)。日本(běn)龙(lóng)谷大学的移(yí)动式无线充电系(xì)统,也是通过频率为2.45GHz 的(de)微波(bō)送电,点亮了行驶中的模(mó)型(xíng)警(jǐng)车的警(jǐng)灯(dēng)。

4、电场耦合式充电

电(diàn)场(chǎng)耦(ǒu)合式(shì)利用通过沿垂直方向耦合(hé)的两组(zǔ)非对称偶极子而产生的感应电场来传输电能,其基本原理是(shì)通过电场将电能从发(fā)送端转(zhuǎn)移到接收端(duān)。这种方(fāng)式主要(yào)是村田制作所采(cǎi)用,具有抗(kàng)水平错(cuò)位能(néng)力较强的(de)特点。

一般来说,磁场共振方式和电磁波送电(diàn)方式这两种方式都是远距离可以充电,这(zhè)两种技术将来是最有可能应用在无(wú)人机充电。

磁(cí)场(chǎng)共振方(fāng)式,则是现(xiàn)在最被看好、被认为(wéi)是将来最(zuì)有希(xī)望用于无(wú)人机(jī)充电的一种(zhǒng)方式;磁场共振式供电,目前技术上的难点是,小型、高效率化比(bǐ)较难(nán)。现在的技术能(néng)力(lì)大(dà)约是直径半米的线(xiàn)圈(quān),能在1m左右的距离提供60w的电力。

电磁波送电方式(shì),现在则提出了利用这(zhè)种技术的“太空太阳能发电技术”,可以从根(gēn)本上解决电力问题(tí)。设计最难(nán)的部分在于安全。因(yīn)为(wéi)无线充电系(xì)统(tǒng)与电磁炉一(yī)样会发射电磁(cí)波能量,有两大问题(tí):

一是长期发射,长时间(jiān)下会造(zào)成能源浪费。

二是当充(chōng)电(diàn)系统上放的金属异物(wù),电磁(cí)波对其加热,轻则烧毁装置,重则发生火灾。所以需(xū)要有“受电端目标物辨识(shí)”,当正确的(de)目(mù)标放置时(shí)才送(sòng)电(diàn)。

侦测装置(zhì)的方法比(bǐ)如:

1)磁力激活:受电端装磁铁(tiě),发射端感受到(dào)磁(cí)力才发送能量。这(zhè)种方法(fǎ)简单有效(xiào)。

2)感应线圈上的资料传送,也是认为最(zuì)安全(quán)的方(fāng)法,与RFID原理一样,电(diàn)力传(chuán)送(sòng)中识别码一起(qǐ)传送(sòng)和验证。但解决系统噪声和负(fù)载(zǎi)电流变化(huà)的干扰(rǎo)是难题。

三、激(jī)光充电

续(xù)航(háng)时间短是无人机(jī)的主(zhǔ)要缺(quē)点之一。 为了提高其续航时间,各国的学者们(men)已经开展了大(dà)量(liàng)研究工作。 洛克(kè)希德(dé)·马丁公司(sī)和激光动力公司的研究结果(guǒ)表明, 技术可以极大地提(tí)高其续航能力。他们利用(yòng)全新的激光充电系统,Stalker无人机在空中连续飞行(háng)了48小时,增加无人(rén)机续航时(shí)间2400%。

他们认为,这种激光(guāng)充电系统甚至可以让无人侦察机进行不间断飞行(háng),一直留在天(tiān)空(kōng)中。这种小(xiǎo)型无人机2006年即(jí)已被(bèi)特种部(bù)队用(yòng)于收集情报、监视(shì)以及侦查任(rèn)务。

电(diàn)源(yuán)系统作(zuò)为能量源,为激光器供电,将电能转化为激光能量;制冷系统(tǒng)的协同(tóng)作用能够保证更高的能量转化效率。 激光能量经过跟(gēn)瞄系统之后(hòu), 准确传输(shū)到光伏阵列上;光伏阵列将激光能量转(zhuǎn)化为电能,为电池(chí)充(chōng)电,从而(ér)为发(fā)动机(jī)提供能量或者完成其它任务。

不管是现在把电动(dòng)换为油动,还是无线或激光充电,都是要解决(jué)无(wú)人机续航时(shí)间的问题,相信不久(jiǔ)的(de)将来随着电池及电池充电的问题被突破,无人机的应用(yòng)将越来越广泛。

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