近年来,随着科学技术(shù)的发(fā)展(zhǎn),无人机(jī)从军事领域(yù)拓展到民用领域(yù),尤其是被广泛(fàn)应用于民用(yòng)领域的农业、林业、电力、安防等方(fāng)面。在无(wú)人机应用(yòng)范围越(yuè)来越广(guǎng)的同时,市场上也出(chū)现(xiàn)繁多的无(wú)人(rén)机种类,但这些无人机(jī)都存在一(yī)个明显(xiǎn)的问题——续航能力(lì)有(yǒu)限。
目前,市面上的无人机主要采用(yòng)锂聚合物(wù)电池作为主要动力,续航能力一般在(zài)20分钟至(zhì)30分钟(zhōng)之间,因技术方(fāng)面不同有所差别(bié),不过大部分(fèn)续航(háng)时间都是在45分(fèn)钟(zhōng)以内,但充电时间却都超过(guò)了一小时。由于无人(rén)机需要尽可能减轻起飞重量,所(suǒ)以无法携带(dài)较重的大容量电池,大(dà)多数无人(rén)机维持十几(jǐ)分钟(zhōng)到二十分(fèn)钟飞行之后,就必须(xū)有人为它们(men)更换(huàn)电池(chí)或(huò)者插上充电线(xiàn),导致通常(cháng)出门都(dōu)要(yào)携带三(sān)四块(kuài)电(diàn)池。这(zhè)是无人(rén)机发展一个(gè)致命的短(duǎn)板,大(dà)大限制了我国无人机(jī)行业的整体(tǐ)发展,若要促进无人(rén)机市场持久(jiǔ)的良性(xìng)发(fā)展,解决无人机电池续航能力问题迫在眉睫。
无人机(jī)电池续航问题,是限制无(wú)人机行业发展的一块短板,也是世界各(gè)国无人机发展亟待攻克的(de)技术(shù)性难题。目前,对于解决(jué)无人(rén)机电(diàn)池续航(háng)问题的研究大致有以下几个方(fāng)向:
一(yī)、燃料电池(chí)
(1)首个使(shǐ)用氢燃料电池的多(duō)轴无(wú)人机
2015年5月(yuè)新加坡HUS公司,研发出首个使用(yòng)氢燃料电池的多轴无人(rén)机HYCOPTER,空载情况(kuàng)下能够(gòu)连(lián)续飞行(háng)4个小时,即使1Kg满载情况下仍能(néng)支撑 150分钟,远超锂电池(chí)来驱动的无(wú)人机续航(háng)时(shí)间(jiān)。
由于使用(yòng)氢燃(rán)料电池,HYCOPTER的结构(gòu)与其他无人(rén)机也有些不同,中间(jiān)除了氢燃(rán)料锂聚合物电池之外,还有两根储(chǔ)存氢(qīng)气的管 状容器,最多可以存放4L氢气。工作过(guò)程当中氢气通入到氢(qīng)燃料电(diàn)池内部(bù),经(jīng)化学反应(yīng)后生成电力为几个旋翼的电动机供(gòng)电,充(chōng)满氢气后的HYCOPTER在电 量(liàng)方面与3Kg重量(liàng)锂电池相当(dāng)。遗憾的是目(mù)前(qián)HYCOPTER还在(zài)研发(fā)阶段,刚(gāng)刚进行试飞。
(2)Intelligent Energy氢燃料电池
2015年12月配备Intelligent Energy氢燃(rán)料电(diàn)池的大疆Matrice 100无(wú)人机飞行了超过1小(xiǎo)时时间。如果使(shǐ)用(yòng)标准电池,那么这款无人机一(yī)次充(chōng)电只能飞行20分钟(zhōng)。氢燃料电池通过化学(xué)反应将氢(qīng)气转换(huàn)为电(diàn)力(lì),而副产(chǎn)品仅仅只是水蒸气。由于燃料储(chǔ)存在小盒子中,而更换燃料盒只需几(jǐ)秒钟时间,因此无人机在燃料耗尽(jìn)时可以快速(sù)补充燃料并升(shēng)空。
Intelligent Energy将在明年1月的拉斯维加斯(sī)消费电(diàn)子(zǐ)展(CES)上展(zhǎn)示工程成果(guǒ)。该公司希望,这一产(chǎn)品能吸引无人机厂商,将燃(rán)料电池作(zuò)为(wéi)无人机(jī)动(dòng)力的一种(zhǒng)选择。该(gāi)公司(sī)没有计(jì)划面向普通用户提(tí)供改装(zhuāng)产(chǎn)品(pǐn)。
二(èr)、太阳(yáng)能电池板
(1)2010年英国“和(hé)风”号(hào)超轻型太阳能(néng)无(wú)人飞行器在飞行中安(ān)装太阳能电池板和使用陆基激(jī)光供电提高无人机飞行时间,创造了(le)连续(xù)飞行14天(tiān)无人飞行器的飞(fēi)行(háng)时间记录。
(2)2014年6月,瑞士帕耶(yē)讷全球最大的太阳能飞(fēi)机“阳(yáng)光动力2号”首飞(fēi)。这架飞机机翼(yì)上安装有1.7万块超(chāo)薄且高效(xiào)能(néng)的太阳能电池板,翼展长达72米(mǐ)。太(tài)阳能飞机是以太阳辐射作(zuò)为推进能源(yuán)的(de)飞机,动力装置(zhì)由太阳能电(diàn)池组、直流电动机、减(jiǎn)速器、螺旋桨和控制装置(zhì)组(zǔ)成。由于太阳辐射能量密度小,为(wéi)获得(dé)足够能量,太(tài)阳能飞机须有较(jiào)大的摄取(qǔ)阳光的表(biǎo)面积(jī)。太阳(yáng)能板在日间吸(xī)收能量,让(ràng)飞机在(zài)晚间也(yě)可飞(fēi)行,大大提(tí)高了(le)飞行(háng)续航时间。
三、锂(lǐ)电池创新
2015年(nián)9月,特(tè)斯拉Tesla作为电(diàn)动汽(qì)车(chē)领域的佼佼者,公布了一款专门针对航拍应用的无人机原型。特斯拉公司在充电(diàn)电池(chí)方面显(xiǎn)然更为老道(dào),据悉,该款无(wú)人(rén)机搭载了一块(kuài)10000mAh电(diàn)池,单次充电可持续飞行60分钟,充电时间为20分钟左右(yòu)。
在电池领域(yù)有独(dú)门绝技的特斯拉公司进入无人机市场,势必会对国内无人机电池带(dài)来巨大影响。谁不希望拥(yōng)有一款充电(diàn)时间(jiān)短、续航时间长的无人机(jī)电池呢?但目前此项万(wàn)众期待的产品还处于概念(niàn)设计阶段,产品何时问(wèn)世也尚无定论。
无人机电池续航技术研(yán)究层(céng)出不穷,目前状况多是处在研发当中,未来还会(huì)有哪些(xiē)新的无人机电池(chí)续航技术无(wú)法(fǎ)预测,实(shí)用性也不得而(ér)知。但无(wú)人机电池(chí)续航技术是赚(zuàn)足了吆喝噱头十(shí)足,希望(wàng)这些无人机电池续航技术面(miàn)世后(hòu)能(néng)不负所望,突破无人机电池续航不足这(zhè)一制约无人机发挥更大(dà)作用的瓶(píng)颈。(全球(qiú)无人机网 董冬)

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