一、油动
电池的技(jì)术短(duǎn)时间(jiān)突破不了,那就用(yòng)汽油,做油动多旋翼。目(mù)前市面(miàn)上已经有油动多旋(xuán)翼的产品,主要有纯油动多旋翼、油电混合多旋翼。
油动多旋(xuán)翼也分两种(zhǒng)
1、油动直(zhí)驱(qū)多旋翼
直驱油动多旋翼最大的优点便是结构简单,成本低(dī)廉。其工作原理是:通过控制其发动机油门的大小来改变其转速的大小(xiǎo),进而达到俯仰、横滚、偏转。但其缺点也是(shì)显而易见的(de),就是抗风性很差。
2、油动变距多旋(xuán)翼
变距油动多旋(xuán)翼(yì)相对于直驱油动多旋翼而言,结构比较复杂,成本较高。其(qí)工作原(yuán)理是:改变桨距角的(de)大小来改变(biàn)升力,进而(ér)达到俯仰、横滚、偏转。其(qí)显著优点(diǎn)是:抗风性强。油动多旋翼是改(gǎi)变供能的(de)方式来达到(dào)长(zhǎng)航(háng)时。但是油动相比于电动也会带来新的问题,比如发动机寿命、二次污染、震动(dòng)、下旋风过大等。
二、无线充电
目前国外研(yán)究(jiū)无线充电(diàn)的公司有许多。Solace Power和波音公司合作开发并验证了(le)一项新的(de)无线充电(diàn)技(jì)术,可以实现(xiàn)小(xiǎo)型(xíng)无人(rén)机的(de)“空中加油”。该技术称为谐(xié)振(zhèn)电容(róng)耦合(RC2),利用(yòng)充电板上方产生的电场(chǎng),进行电(diàn)能的(de)无线传(chuán)输。
美国高通(tōng)公司投资的德国无人机充电设备制造厂(chǎng)商Skysense公司,其(qí)主营产(chǎn)品正是无人(rén)机无线充电平(píng)板装置。
不仅国外是一(yī)派风生(shēng)水起的新局面,国内也(yě)不(bú)例外。2015年9月,国内无线供电技术公司(sī)中惠创(chuàng)智宣布要正式开展无(wú)人(rén)机无线供(gòng)电项目。
几种(zhǒng)无线(xiàn)充电的方(fāng)式
从(cóng)具体的技术原理及解(jiě)决(jué)方案来说,目前无线(xiàn)充电技术主要有电磁感应式、磁共振(zhèn)式、无线电波式、电场耦合(hé)式(shì)四(sì)种(zhǒng)基本方式。这几种技术分别适用于近程、中短程与(yǔ)远(yuǎn)程电力(lì)传送。
1、电磁感(gǎn)应(yīng)式无线充(chōng)电
当前最(zuì)成熟、最普(pǔ)遍(biàn)的是电磁感应(yīng)式。其根本原理是利用电磁(cí)感应原理,类似于变压(yā)器,在发送端和接收端各有一个线圈,初(chū)级线圈上通(tōng)一定频率的(de)交流电,由于(yú)电磁感应(yīng)在次级线圈中(zhōng)产生一定的电(diàn)流,从而将能量(liàng)从(cóng)传输端转移到接(jiē)收端(duān)。
2、磁(cí)共振式(shì)无线充(chōng)电
磁共(gòng)振式也称为(wéi)近场谐振式,由能量(liàng)发送装置,和能量接(jiē)收装置组成,当两个装置调整到相同频率,或者(zhě)说在一个特(tè)定的(de)频率上共(gòng)振,它们(men)就可以交(jiāo)换彼此的(de)能量,其原(yuán)理与声音的共振原理相同,排列在磁场中(zhōng)的(de)相(xiàng)同振动频(pín)率的线圈(quān),可从一个向另一个供电(diàn)。技(jì)术难(nán)点是小型化和高效率化,被认(rèn)为是(shì)将来(lái)最有希(xī)望广泛应用于电动汽车无线充电(diàn)的一种方(fāng)式。
3、无(wú)线(xiàn)电波充电(diàn)
基本原理类似于早(zǎo)期使用(yòng)的矿石收音机(jī),主要有微波(bō)发射装置和微波接收装置组(zǔ)成。典(diǎn)型(xíng)的是(shì)20世纪60年代布朗(William C. Brown)的微波输电系统。整个传输系(xì)统(tǒng)包括微(wēi)波源、发射天线、接收(shōu)天线3部分;微波(bō)源内有(yǒu)磁控管,能控制源(yuán)在2. 45 GHz频段输出(chū)一(yī)定的功(gōng)率;发射天线是64个缝隙的天线(xiàn)阵,接收天线拥有25%的收(shōu)集和转换效率(lǜ)。日(rì)本(běn)龙谷大学的移动式无线充(chōng)电系统,也是(shì)通过频(pín)率为(wéi)2.45GHz 的微波(bō)送电(diàn),点(diǎn)亮了行驶中的模型警车的警灯。
4、电场耦合式充电(diàn)
电场耦合式(shì)利用(yòng)通过(guò)沿垂直方向耦(ǒu)合的两组非对称偶极子而产生的感应(yīng)电场来传输电能,其基(jī)本(běn)原理(lǐ)是通过电场将电能从发送(sòng)端转移到接收端。这种方式主(zhǔ)要(yào)是村(cūn)田制作所采用,具有抗水平错位(wèi)能力较强的特点。
一般来(lái)说,磁场(chǎng)共(gòng)振方式和电磁波送电(diàn)方式这两(liǎng)种方式都是远距离可以充电,这(zhè)两种技术将来是最有(yǒu)可能应用在无人机充电。
磁场共振(zhèn)方(fāng)式,则是(shì)现(xiàn)在最被(bèi)看(kàn)好、被(bèi)认为是将来最有(yǒu)希望用于无人(rén)机(jī)充电的一种方(fāng)式(shì);磁场共振式供电,目前技术上(shàng)的(de)难点(diǎn)是,小型、高(gāo)效(xiào)率(lǜ)化比较难(nán)。现在的技术能(néng)力大约(yuē)是直径半米的线圈,能在1m左右(yòu)的距离提供60w的电(diàn)力。
电磁波(bō)送(sòng)电方(fāng)式,现在则提出了(le)利用这(zhè)种技术的“太空(kōng)太阳能(néng)发(fā)电技术”,可以从(cóng)根本上解决电力问题。设(shè)计最难的部分在于安全(quán)。因为无线充(chōng)电(diàn)系(xì)统与电磁炉一样会发射电磁(cí)波(bō)能量,有两大问题:
一是长期发(fā)射(shè),长时间下会造成能(néng)源浪费。
二是当充电(diàn)系统上(shàng)放的金属异物,电磁波对其加热,轻则烧毁装置,重则(zé)发生火灾。所以需要有“受电端目(mù)标物辨识”,当正确的目标放(fàng)置时才送电。
侦(zhēn)测(cè)装置的方法比如:
(1)磁力激活:受电端装磁铁,发射端感(gǎn)受到磁力(lì)才发送能量。这种方法简单有效。
(2)感应线圈上(shàng)的资料传送,也是认为最安全的方法,与RFID原理(lǐ)一样,电力传送中(zhōng)识(shí)别码一起传送(sòng)和验证。但解决系统噪(zào)声和负载电流变化(huà)的(de)干扰是难(nán)题(tí)。
三、激光充电
续航(háng)时间短是无人机的主要缺点之一。 为了提高其续航时间,各国的学者们已(yǐ)经开展了大量(liàng)研究(jiū)工作。 洛(luò)克希(xī)德·马丁公司和(hé)激光(guāng)动力公司的研(yán)究结果表明, 技术可以(yǐ)极大地提高其续(xù)航能力。他们利用全新的激光充电(diàn)系(xì)统,令 Stalker无人机在空中连续飞(fēi)行了48小时(shí),增(zēng)加无(wú)人机续航时间2400%。
他(tā)们认为,这种激光充电系统甚至可以(yǐ)让无人侦察机进行不间断飞行,一直(zhí)留在天空(kōng)中。这(zhè)种小型无人机2006年即已被(bèi)特(tè)种部队用于收集情报、监视(shì)以及(jí)侦查任务。
电源系(xì)统作为能量源,为激光(guāng)器供电,将电(diàn)能转化为激光能量;制(zhì)冷系统的(de)协同作用能够保证更高的(de)能量转化效(xiào)率。 激光能量经过跟瞄(miáo)系统之后, 准确传输到光(guāng)伏阵列上;光伏阵列将激光能量(liàng)转化为电能(néng),为电(diàn)池充电,从而为(wéi)发(fā)动机提供能(néng)量或者完成其它任(rèn)务(wù)。
不管是(shì)现在把电动(dòng)换为油动,还是无线(xiàn)或激光充电,都是要解决无人(rén)机(jī)续航(háng)时间(jiān)的问题,相信不久的将来随着电池及电(diàn)池充电的(de)问题被(bèi)突破,无人机的应用将越来越广泛。

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