一、油动
电池的技术短时间突(tū)破(pò)不(bú)了,那(nà)就用汽(qì)油,做油动多(duō)旋翼。目前市面(miàn)上已经有油动多旋翼(yì)的产品(pǐn),主要(yào)有纯油动多旋(xuán)翼、油电混合多旋翼(yì)。
油动多旋翼也分两种
1、油动直驱多旋(xuán)翼
直驱油动(dòng)多旋翼(yì)最大的(de)优(yōu)点便是结(jié)构简单,成本低廉。其工作原理(lǐ)是:通过控制其发动机油门(mén)的大小来改变其转速的大小,进(jìn)而达到俯仰、横滚、偏(piān)转。但(dàn)其缺点也是显而(ér)易见的,就是抗(kàng)风性很差(chà)。
2、油动变距(jù)多(duō)旋(xuán)翼
变(biàn)距油(yóu)动(dòng)多旋翼相对于直(zhí)驱(qū)油动多旋翼而言,结(jié)构(gòu)比较(jiào)复杂,成本较高。其工作原理是:改变桨(jiǎng)距角的大小来改变升力,进而达到(dào)俯仰、横(héng)滚、偏(piān)转。其显著(zhe)优(yōu)点是(shì):抗风性强。油动多旋(xuán)翼是改(gǎi)变供(gòng)能(néng)的方式来达到(dào)长航时。但是油动相比于电动也会带来(lái)新的问题,比(bǐ)如发动机(jī)寿命、二次(cì)污染、震(zhèn)动、下旋风(fēng)过大等(děng)。
二、无线(xiàn)充电
目(mù)前国外研(yán)究无线充(chōng)电的公司有许多。Solace Power和波音公司合作开发并验证了一项(xiàng)新的(de)无线充电技术,可以实现(xiàn)小型无人机的“空中加油”。该技术(shù)称(chēng)为谐振电容(róng)耦合(RC2),利用充电(diàn)板上方产生的电场,进行电能的无线传(chuán)输。
美国高(gāo)通(tōng)公(gōng)司投资的德国无(wú)人机(jī)充电设备制(zhì)造厂商Skysense公司,其主营产品正是无(wú)人机无线充电平板装置。
不仅(jǐn)国外是一派风生水起的(de)新(xīn)局面(miàn),国内(nèi)也不(bú)例外。2015年9月,国(guó)内无线供(gòng)电(diàn)技术公司中惠创(chuàng)智宣布要正式开展无人机无线供电项目(mù)。
几种无线充电(diàn)的方式
从具体的技术原理及(jí)解决方案来说(shuō),目(mù)前(qián)无线充电(diàn)技术(shù)主要有电磁感应(yīng)式(shì)、磁共振(zhèn)式、无线(xiàn)电波式、电场耦合式四(sì)种基本方式。这几种(zhǒng)技(jì)术(shù)分别适(shì)用(yòng)于近程、中短程与(yǔ)远(yuǎn)程电力传送。
1、电磁感应式(shì)无线充电
当前最成熟(shú)、最(zuì)普遍(biàn)的是电磁感应式。其根本(běn)原(yuán)理是(shì)利用电磁感应(yīng)原理,类似于变压器,在发(fā)送(sòng)端和接收端各有一(yī)个线(xiàn)圈,初级线圈(quān)上通一定频率(lǜ)的交流(liú)电(diàn),由于电(diàn)磁(cí)感应在次级线圈中产生(shēng)一(yī)定的电(diàn)流,从而将能量从(cóng)传输端转移到接收端。
2、磁共振式无线充电
磁共振式也(yě)称为近场谐振式,由能量发送装置,和能量接收装置组成,当两(liǎng)个装置调整到相同频率,或者说在一个(gè)特(tè)定的频率(lǜ)上共振,它们就可以交换彼此的能量,其(qí)原理与声音的共振原(yuán)理相同,排列在(zài)磁场中的(de)相同振动频率的线圈,可从(cóng)一个向另一个供电。技术(shù)难点(diǎn)是小型化和高效率化,被认(rèn)为(wéi)是将(jiāng)来最有希望广泛应(yīng)用于(yú)电动汽车无线(xiàn)充电的一种方式。
3、无线电波充电
基本(běn)原理类似于早期使用的(de)矿石(shí)收音机(jī),主要(yào)有微波发射装置和微(wēi)波接收装置组成。典(diǎn)型的(de)是20世纪60年代布朗(William C. Brown)的微波输电系统。整个传(chuán)输系(xì)统包括微波源(yuán)、发射天线、接(jiē)收天线(xiàn)3部分;微波源内(nèi)有磁控管,能控(kòng)制源(yuán)在2. 45 GHz频段(duàn)输出(chū)一定的功率(lǜ);发(fā)射天线是64个缝隙的天线阵(zhèn),接收天线拥有25%的收集和转换效率。日本(běn)龙谷大(dà)学的移(yí)动式无线充电系统(tǒng),也是通过频率为2.45GHz 的微波送(sòng)电(diàn),点亮了行驶中的模型警(jǐng)车(chē)的(de)警灯。
4、电场耦合式充电
电(diàn)场耦合式利用通(tōng)过沿垂直方向耦合的两(liǎng)组非对(duì)称偶极子而产生的(de)感应(yīng)电场来(lái)传输电(diàn)能,其基本原(yuán)理是通过电场将电能从发送端(duān)转移到接收端。这种方式主要是(shì)村田制作所采(cǎi)用,具(jù)有抗(kàng)水平(píng)错位(wèi)能力较强的特点。
一般来(lái)说,磁场共振方式和电磁波送(sòng)电方式(shì)这两种方式都(dōu)是远(yuǎn)距离可以充电,这两种(zhǒng)技术将来是最有可能应用(yòng)在无人机充电。
磁场共振方(fāng)式,则是现在最被看好、被认为(wéi)是将来最有希(xī)望用于(yú)无人机(jī)充(chōng)电的一种方式;磁场共振式供电,目(mù)前技术上的难点是,小(xiǎo)型、高效率化比较难。现在的技(jì)术能力大约是直径(jìng)半米(mǐ)的线圈,能在1m左右的距离提供60w的电力。
电磁波(bō)送电(diàn)方(fāng)式,现在则提出了利用(yòng)这种技(jì)术的“太空太阳能(néng)发电技术”,可(kě)以从(cóng)根本上(shàng)解(jiě)决电力问题。设计最难的部分在于安(ān)全。因为无线充(chōng)电系统与电磁炉一样会发射电磁波能(néng)量,有两大问题:
一(yī)是长期发(fā)射,长时间下会(huì)造成能源浪(làng)费。
二是当充电系统上(shàng)放的金属异物,电磁波对(duì)其加(jiā)热,轻则烧毁装置,重则发生火灾。所以需要有“受电端目标物(wù)辨识”,当正确的目标(biāo)放置时才(cái)送(sòng)电(diàn)。
侦测装置的方法比如:
(1)磁力激活(huó):受电端装磁铁,发射端感受到磁力才发送能量。这种方(fāng)法(fǎ)简单有效。
(2)感应线(xiàn)圈上的资料传(chuán)送,也(yě)是认(rèn)为最(zuì)安全的方(fāng)法,与RFID原理一样,电力传送中识别码一起传送和验证。但解决(jué)系统噪声和负载电流变化的干扰是难(nán)题。
三、激(jī)光(guāng)充电(diàn)
续航时间短是无(wú)人(rén)机(jī)的(de)主(zhǔ)要缺点之(zhī)一。 为了(le)提高其续(xù)航时间,各国的学(xué)者们(men)已(yǐ)经(jīng)开展了大量(liàng)研究工(gōng)作。 洛克希德·马丁公司和激光(guāng)动力公司的研究结果(guǒ)表明(míng), 技术可以极大地提高(gāo)其(qí)续航能力。他(tā)们(men)利用全新的(de)激光充电系统,令 Stalker无人机在空(kōng)中连续飞行了48小时,增加无人(rén)机续航时间2400%。
他(tā)们认为,这种激光充电系(xì)统(tǒng)甚至可以(yǐ)让无人侦察机进(jìn)行(háng)不间断飞行,一直留在(zài)天空中。这(zhè)种小型无人(rén)机2006年即已(yǐ)被特种部队用于(yú)收集情报、监视以(yǐ)及(jí)侦查(chá)任务。
电源系统(tǒng)作为能量源,为激光(guāng)器供电,将电(diàn)能转化为激光能量;制冷系统的协同作用能够保(bǎo)证更高的能量转化效率。 激光能量经(jīng)过(guò)跟瞄系统(tǒng)之后, 准确传(chuán)输到光伏(fú)阵列上;光伏阵列将激光能(néng)量转化为电能,为电池充(chōng)电,从而为发动(dòng)机提(tí)供能量或者完成(chéng)其它(tā)任务。
不管是现在把电动换为油动,还是(shì)无(wú)线或激(jī)光充电(diàn),都是要(yào)解决无人机续航时间的问题(tí),相信不久的将来随着(zhe)电池及电池充电的问题被(bèi)突破,无人机的(de)应用(yòng)将越来越广泛。

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