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科技论文

利用新电池技术提高无人机续航能力

引言


无人机是一种高科技工具,具有高度的科技一体化、广泛的应用和明显的优势。它适用于多平台和多空间,因为它允许垂直起飞和着陆,没有跑道或发射台。由于其结构简单、控制灵活性、成本低、安全性和可拆卸性,易于维护和更换。但无人机最大的问题是它们的耐力往往不足,许多无人机的耐力只有10-20分钟。因此,本文提出了一些提高无人机耐力的方法。


1.利用外部供能增加续航能力


激光能源供应的过程类似于在空中加油为无人机提供能量,从而增加电池寿命。激光可以向无人机传输信息,也可以向无人机传输能量。激光能源供应无人机受光电转换材料的限制,激光向电能方向的转化率较低。虽然无人机在提高电池寿命方面具有一定的进步意义,但电能转换激光再转换电能期间的能量损失相对较大,电力资源浪费相对较大。激光能源供应的使用有很大的局限性。当空气中杂质较多时,激光的穿透力不强,导致最终传输到无人机上的能量减弱。如果无人机和激光发射器之间有障碍物,激光就不能穿过或绕过中间的障碍物。


利用新电池技术提高无人机续航能力


在设计过程中降低电池的理论工作电压,以保证一定程度的电池性能。石墨电池的额定电压必须设置为2.6V,而不是理论上的3.3V。使用三芯电池时,额定电压应设置为3.0V,而不是理论上的3.5V。对于大多数无人机来说,发动机的运行电压必须保证恒定值,即增加电池电量,以确保系统在高温和低温环境中的可用性。例如,假设这类机械系统的48V驱动系统在升级到高水平之前,电池质量为1.4kg(每12节10Ah锂离子电池),整体质量为2.7kg(包括集成电池)。为了保证系统在48V以下的工作电压,并使用石墨聚合物电池,每组需要19个电池,每组容量要求大于7Ah。综合电池系统总质量为1.7kg。使用三机架电池时,每组需要16个电池,容量超过7.5Ah。集成电池系统整体质量为1.8kg,即电池系统升级后锂离子电池数量减少。在这种情况下,石墨和三机架电池的系统性能为3.4kg,略高于锂离子电池系统的质量。无人机系统原电池系统质量为2.7kg,新电池的实际质量低于原设计质量和技术创新的可行性。但原电池最大发电时间为3000s,使用石墨组时,最大电流消耗时间仅为1100s,使用三机架电池时,最大发电时间仅为1700s。因此,应并排使用两个电池,以确保最大发电时间。


3基于太阳能获取能源的方式,提高续航能力


无人机机长寿命的研究是,太阳能电池板或太阳能新材料可以用来为无人机提供额外的动力来源,太阳能电池板机翼受到很大限制。能源是利用太阳的辐射将光能转化为电能,储存在电池中,供无人机使用。当白天有阳光时,储存电能,在夜间或阳光不足的情况下提供能量。太阳能无人机有许多优点,能源来源对环境友好,不会影响全球温室效应。但太阳能无人机也存在以下问题:在长雨天飞行,其耐力会受到影响,太阳能电池板轻薄等关键技术制造困难,成本高,太阳能无人机有一个共同点,即体积大,太阳能无人机需要大面积机翼放置太阳能电池板。现阶段太阳能板受光电材料影响,光电转换效率低,太阳能转换需要高容量电池组储存获得的电能。由于无人机对电源能量有很大的要求,太阳能无人机需要增加太阳能电池板来满足这一需求。但这使得无人机本身的重量增加,自身重量的增加导致无人机的负荷减轻,但可能导致续航能力下降。太阳能电池板表面容易受到环境的影响,如光电转换效率降低,极端天气容易出现问题,是全天候无人机的致命缺陷。当然,如果太阳能无人机在高空附近飞行,使用太阳能无人机是一个不错的选择,这样无人机的空气阻力最小,云的影响最小。但对于小型无人机来说,不建议使用太阳能电池板为无人机提供能量,以增加其耐力。


结束语


无人机的杠杆主要由发动机驱动的螺旋桨提供。多翼无人机及相关设备的动力系统对无人机的牵引力影响很大,螺旋桨飞行速度影响无人机的飞行效率;因此,为了提高多功能无人机的承载能力,应尽可能准确地选择和组合,以提高多旋翼无人机的耐久性。


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