近年(nián)来(lái),随(suí)着科学技术的发展,无人机从军事(shì)领域拓展到民用领域,尤(yóu)其是被广泛应用于民用领域的农业、林业、电力、安防等方面。在无人机应用范围越来越(yuè)广的同时,市场(chǎng)上也出现繁(fán)多的无人机种类,但这些无人(rén)机都存在一个明显的问题——续航(háng)能力有限。
目前(qián),市(shì)面上的无人(rén)机主要采用锂聚(jù)合物电池作为(wéi)主(zhǔ)要动力,续航能力一般在(zài)20分钟至30分钟之间,因技(jì)术方面不(bú)同有所差别,不(bú)过大部(bù)分续航时间都(dōu)是在45分钟以内,但充电时间(jiān)却都(dōu)超过了一(yī)小时。由于无(wú)人(rén)机需(xū)要尽可(kě)能(néng)减轻(qīng)起飞重量,所以无法携带较(jiào)重的(de)大容量电池,大(dà)多(duō)数无人机维持十几分钟到二十分钟飞行(háng)之后(hòu),就必须有(yǒu)人为(wéi)它们更换电池或者插上充电线,导致(zhì)通常出(chū)门都要携带三(sān)四块电(diàn)池。这是无人机发展一(yī)个致(zhì)命(mìng)的短板(bǎn),大大限(xiàn)制了我国无人机行业的整(zhěng)体发展,若要促(cù)进无人机市场持久的良性(xìng)发展,解(jiě)决无人机电池续航能力问题迫在眉睫。
无(wú)人机电池续航问(wèn)题,是限制(zhì)无人机行业发展的一块短板,也(yě)是世(shì)界各国无人机发展亟(jí)待攻克的技术性难题(tí)。目前,对于解决无人机(jī)电池(chí)续(xù)航问题(tí)的研究大致有(yǒu)以下几个方(fāng)向:
一、燃(rán)料(liào)电池
(1)首个使用氢燃料电池的多轴无(wú)人(rén)机
2015年5月新加(jiā)坡HUS公司,研(yán)发出首个(gè)使用氢(qīng)燃料电(diàn)池的(de)多轴无人机HYCOPTER,空载(zǎi)情况下能够连续飞行4个小时,即使1Kg满(mǎn)载情况下(xià)仍能(néng)支撑 150分钟,远超(chāo)锂电池来驱动的无人(rén)机续航时(shí)间。
由于使(shǐ)用氢燃(rán)料(liào)电池,HYCOPTER的结(jié)构(gòu)与其(qí)他无人机也有些(xiē)不同(tóng),中间除了氢燃料锂聚合物(wù)电池之外,还有两根储存氢气的(de)管 状容器(qì),最多可以存放4L氢(qīng)气。工作(zuò)过程当(dāng)中(zhōng)氢气通入到氢(qīng)燃料电池(chí)内部,经化学反应后生成电力为几个旋翼的(de)电动机供电,充满氢气后的HYCOPTER在(zài)电(diàn) 量方(fāng)面与3Kg重量锂电池(chí)相当。遗憾的是目前HYCOPTER还在研发(fā)阶(jiē)段,刚刚进行试飞(fēi)。
(2)Intelligent Energy氢燃料电池
2015年12月(yuè)配备Intelligent Energy氢燃料电池的大(dà)疆Matrice 100无人机飞行了超过1小时时(shí)间。如果使用标准电(diàn)池(chí),那么这款无人机一次充电(diàn)只能飞(fēi)行20分钟。氢(qīng)燃(rán)料(liào)电池通过化学反(fǎn)应将氢气转换为(wéi)电力,而副(fù)产(chǎn)品仅仅(jǐn)只是水蒸(zhēng)气。由于燃(rán)料(liào)储存在小盒子中,而更换燃料盒只需几秒(miǎo)钟时(shí)间,因(yīn)此无人机在燃料耗尽(jìn)时(shí)可以(yǐ)快(kuài)速补充燃料(liào)并升空。
Intelligent Energy将(jiāng)在明年1月的拉斯维加斯消费(fèi)电子展(CES)上展示工程成果。该公(gōng)司(sī)希望,这一产品能吸引(yǐn)无人机(jī)厂商,将燃料电池作为无人机动力的一(yī)种选择。该公司没有计划面向普(pǔ)通用(yòng)户提供改(gǎi)装(zhuāng)产品。
二、太阳能电池板
(1)2010年英国“和风(fēng)”号超(chāo)轻(qīng)型太阳能无人飞(fēi)行器在飞行中安(ān)装太阳能电池板和使用陆(lù)基激光供电提高无人机飞行时间(jiān),创造了连续飞(fēi)行14天无人飞行器的飞行时间记录。
(2)2014年(nián)6月,瑞(ruì)士帕耶讷全球最大的(de)太阳能飞机“阳光动力2号”首飞。这架飞(fēi)机机翼上安装有1.7万(wàn)块超(chāo)薄且高效能的(de)太(tài)阳能电池板,翼展长达(dá)72米。太阳(yáng)能飞机是以太阳辐射作为推进能源(yuán)的飞(fēi)机,动力装置由(yóu)太阳能电池组(zǔ)、直(zhí)流电动机、减速器、螺旋桨和控制装置组成。由于太阳(yáng)辐射能量密度小(xiǎo),为(wéi)获得足够能量,太阳(yáng)能飞机须有(yǒu)较(jiào)大的摄(shè)取阳光的表面(miàn)积。太(tài)阳能(néng)板在日间(jiān)吸收(shōu)能量,让飞机在晚间也可飞(fēi)行,大(dà)大提高了飞(fēi)行续(xù)航时间。
三、锂电池创新(xīn)
2015年9月,特斯拉Tesla作为(wéi)电(diàn)动汽车领域的(de)佼佼者,公布了(le)一款专门针对航拍应用的无(wú)人机(jī)原型。特(tè)斯拉公司在充电电池方面显然更(gèng)为老道,据悉,该款无(wú)人机(jī)搭(dā)载了一块10000mAh电池,单(dān)次充(chōng)电可持续(xù)飞(fēi)行60分钟,充电时间为20分钟(zhōng)左(zuǒ)右。
在电池领域有独门绝技(jì)的(de)特斯拉公司(sī)进入无人机市场,势(shì)必会对国内无人(rén)机电池带来巨(jù)大影响。谁不希望拥有一款充电时间短、续航时间长的(de)无人机电池呢?但(dàn)目(mù)前此项万(wàn)众期待(dài)的产品还处于概念(niàn)设计阶段,产品何时问世也(yě)尚无定论。
无人机电(diàn)池续航(háng)技术研究层(céng)出(chū)不穷,目前状况多是处在研(yán)发(fā)当中,未(wèi)来(lái)还会有哪(nǎ)些新的无人机电池续航技术无(wú)法预测,实(shí)用(yòng)性也不得而知。但(dàn)无人机电池续航(háng)技术是赚足了吆喝噱头十(shí)足,希望这些(xiē)无人机电池续航技术面世后能不负所望(wàng),突(tū)破无人机(jī)电池续航不(bú)足这一(yī)制约无人机发挥(huī)更大作用的瓶颈(jǐng)。(全球无人(rén)机网(wǎng) 董冬)

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