植保無人機(jī)電池可以用多久?
很多時候,無人機(jī)電池續(xù)航問題在使用者看來一直都是一個缺陷,怎么提高無人機(jī)電池續(xù)航,成了很多使用者的一個非常頭痛的問題?,F(xiàn)在正值植保季節(jié),植保無人機(jī)也正在展現(xiàn)它的本領(lǐng),那么問題來了,植保無人機(jī)電池能用多久呢?它和其他用途的無人機(jī)的續(xù)航能力的比較又如何?以下將為你介紹一下。
植保無人機(jī)電池能用多久呢?
這個問題沒有實際的定義,很多時候看的是電池的保養(yǎng)和電池的種類以及參數(shù)規(guī)格等等因素影響。那它和其他用途的無人機(jī)電池的續(xù)航能力的比較又如何?相比起植保無人機(jī)電池,軍事無人機(jī)用的電池也是鋰電,飛機(jī)的設(shè)計本身續(xù)航能力就強(qiáng)悍,舉例,一個車用電池5200mA,用在滑翔機(jī)上飛一個小時輕輕松松的。而且有些是雙電池切換,用機(jī)翼表面的太陽能薄膜快速充電,在陽光充足的天氣就算飛一天都可以。只是造價很昂貴,無人機(jī)造價都很貴,不是一般航模飛機(jī)可以比的。還有就是油動無人機(jī),油箱的大小決定續(xù)航能力!?而工業(yè)無人機(jī)和民用無人機(jī)的區(qū)別沒有概念性的區(qū)別,工業(yè)無人機(jī)主要分軍用和民用,民用無人機(jī)有工業(yè)級和消費(fèi)級的(航模性質(zhì)),這么解釋希望你能理解。續(xù)航時間:固定翼和直升機(jī)多半是燃油動力,多旋翼則是電池(通常情況,也有個別固定翼/直升機(jī)用電池續(xù)航,和多旋翼油動續(xù)航的案例)。
如何解決無人機(jī)電池續(xù)航能力問題?
一、油動力
電池的技術(shù)短時間突破不了,那就用汽油,做油動多旋翼。目前市面上已經(jīng)有油動多旋翼的產(chǎn)品,主要有純油動多旋翼、油電混合多旋翼。
油動多旋翼也分兩種
1、油動直驅(qū)多旋翼
直驅(qū)油動多旋翼最大的優(yōu)點(diǎn)便是結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉。其工作原理是:通過控制其發(fā)動機(jī)油門的大小來改變其轉(zhuǎn)速的大小,進(jìn)而達(dá)到俯仰、橫滾、偏轉(zhuǎn)。但其缺點(diǎn)也是顯而易見的,就是抗風(fēng)性很差。
2、油動變距多旋翼
變距油動多旋翼相對于直驅(qū)油動多旋翼而言,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,成本較高。其工作原理是:改變槳距角的大小來改變升力,進(jìn)而達(dá)到俯仰、橫滾、偏轉(zhuǎn)。其顯著優(yōu)點(diǎn)是:抗風(fēng)性強(qiáng)。油動多旋翼是改變供能的方式來達(dá)到長航時。但是油動相比于電動也會帶來新的問題,比如發(fā)動機(jī)壽命、二次污染、震動、下旋風(fēng)過大等。
二、無線充電
目前國外研究無線充電的公司有許多。Solace Power和波音公司合作開發(fā)并驗證了一項新的無線充電技術(shù),可以實現(xiàn)小型無人機(jī)的“空中加油”。該技術(shù)稱為諧振電容耦合(RC2),利用充電板上方產(chǎn)生的電場,進(jìn)行電能的無線傳輸。
美國高通公司投資的德國無人機(jī)充電設(shè)備制造廠商Skysense公司,其主營產(chǎn)品正是無人機(jī)無線充電平板裝置。
不僅國外是一派風(fēng)生水起的新局面,國內(nèi)也不例外。2015年9月,國內(nèi)無線供電技術(shù)公司中惠創(chuàng)智宣布要正式開展無人機(jī)無線供電項目。
幾種無線充電的方式
從具體的技術(shù)原理及解決方案來說,目前無線充電技術(shù)主要有電磁感應(yīng)式、磁共振式、無線電波式、電場耦合式四種基本方式。這幾種技術(shù)分別適用于近程、中短程與遠(yuǎn)程電力傳送。
1、電磁感應(yīng)式無線充電
當(dāng)前最成熟、最普遍的是電磁感應(yīng)式。其根本原理是利用電磁感應(yīng)原理,類似于變壓器,在發(fā)送端和接收端各有一個線圈,初級線圈上通一定頻率的交流電,由于電磁感應(yīng)在次級線圈中產(chǎn)生一定的電流,從而將能量從傳輸端轉(zhuǎn)移到接收端。
2、磁共振式無線充電
磁共振式也稱為近場諧振式,由能量發(fā)送裝置,和能量接收裝置組成,當(dāng)兩個裝置調(diào)整到相同頻率,或者說在一個特定的頻率上共振,它們就可以交換彼此的能量,其原理與聲音的共振原理相同,排列在磁場中的相同振動頻率的線圈,可從一個向另一個供電。技術(shù)難點(diǎn)是小型化和高效率化,被認(rèn)為是將來最有希望廣泛應(yīng)用于電動汽車無線充電的一種方式。
3、無線電波充電
基本原理類似于早期使用的礦石收音機(jī),主要有微波發(fā)射裝置和微波接收裝置組成。典型的是20世紀(jì)60年代布朗(William C. Brown)的微波輸電系統(tǒng)。整個傳輸系統(tǒng)包括微波源、發(fā)射天線、接收天線3部分;微波源內(nèi)有磁控管,能控制源在2. 45 GHz頻段輸出一定的功率;發(fā)射天線是64個縫隙的天線陣,接收天線擁有25%的收集和轉(zhuǎn)換效率。日本龍谷大學(xué)的移動式無線充電系統(tǒng),也是通過頻率為2.45GHz 的微波送電,點(diǎn)亮了行駛中的模型警車的警燈。
4、電場耦合式充電
電場耦合式利用通過沿垂直方向耦合的兩組非對稱偶極子而產(chǎn)生的感應(yīng)電場來傳輸電能,其基本原理是通過電場將電能從發(fā)送端轉(zhuǎn)移到接收端。這種方式主要是村田制作所采用,具有抗水平錯位能力較強(qiáng)的特點(diǎn)。
一般來說,磁場共振方式和電磁波送電方式這兩種方式都是遠(yuǎn)距離可以充電,這兩種技術(shù)將來是最有可能應(yīng)用在無人機(jī)充電。
磁場共振方式,則是現(xiàn)在最被看好、被認(rèn)為是將來最有希望用于無人機(jī)充電的一種方式;磁場共振式供電,目前技術(shù)上的難點(diǎn)是,小型、高效率化比較難?,F(xiàn)在的技術(shù)能力大約是直徑半米的線圈,能在1m左右的距離提供60w的電力。
電磁波送電方式,現(xiàn)在則提出了利用這種技術(shù)的“太空太陽能發(fā)電技術(shù)”,可以從根本上解決電力問題。設(shè)計最難的部分在于安全。因為無線充電系統(tǒng)與電磁爐一樣會發(fā)射電磁波能量,有兩大問題:
一是長期發(fā)射,長時間下會造成能源浪費(fèi)。
二是當(dāng)充電系統(tǒng)上放的金屬異物,電磁波對其加熱,輕則燒毀裝置,重則發(fā)生火災(zāi)。所以需要有“受電端目標(biāo)物辨識”,當(dāng)正確的目標(biāo)放置時才送電。
偵測裝置的方法比如:
(1)磁力激活:受電端裝磁鐵,發(fā)射端感受到磁力才發(fā)送能量。這種方法簡單有效。
(2)感應(yīng)線圈上的資料傳送,也是認(rèn)為最安全的方法,與RFID原理一樣,電力傳送中識別碼一起傳送和驗證。但解決系統(tǒng)噪聲和負(fù)載電流變化的干擾是難題。
三、激光充電
續(xù)航時間短是無人機(jī)的主要缺點(diǎn)之一。 為了提高其續(xù)航時間,各國的學(xué)者們已經(jīng)開展了大量研究工作。 洛克希德·馬丁公司和激光動力公司的研究結(jié)果表明, 激光技術(shù)可以極大地提高其續(xù)航能力。他們利用全新的激光充電系統(tǒng),令 Stalker無人機(jī)在空中連續(xù)飛行了48小時,增加無人機(jī)續(xù)航時間2400%。
他們認(rèn)為,這種激光充電系統(tǒng)甚至可以讓無人偵察機(jī)進(jìn)行不間斷飛行,一直留在天空中。這種小型無人機(jī)2006年即已被特種部隊用于收集情報、監(jiān)視以及偵查任務(wù)。
電源系統(tǒng)作為能量源,為激光器供電,將電能轉(zhuǎn)化為激光能量;制冷系統(tǒng)的協(xié)同作用能夠保證更高的能量轉(zhuǎn)化效率。 激光能量經(jīng)過跟瞄系統(tǒng)之后, 準(zhǔn)確傳輸?shù)焦夥嚵猩希还夥嚵袑⒓す饽芰哭D(zhuǎn)化為電能,為電池充電,從而為發(fā)動機(jī)提供能量或者完成其它任務(wù)。
通常固定翼控制半徑30公里,續(xù)航時間1~3小時,海拔5000米。
直升機(jī)控制半徑15公里,續(xù)航時間45~90分鐘,海拔3000米
多旋翼控制半徑5~10公里,續(xù)航時間30~60分鐘,海拔2000米。
以上回答是指常用工業(yè)級無人機(jī),消費(fèi)級的不議。
不管是現(xiàn)在把電動換為油動,還是無線或激光充電,都是要解決無人機(jī)電池 續(xù)航時間的問題,相信不久的將來隨著電池及電池充電的問題被突破,無人機(jī)的應(yīng)用將越來越廣泛。
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