外場(chǎng)飛行遇到最多的小白三連“多高多遠(yuǎn)多少錢”中,就牽扯到了續(xù)航問題。對(duì)于行業(yè)應(yīng)用無人機(jī)中,最常見的機(jī)型就是固定翼無人機(jī)、直升機(jī)和多旋翼無人機(jī)。固定翼無人機(jī)多用于長(zhǎng)距離巡線、長(zhǎng)距離測(cè)繪。多旋翼無人機(jī)和直升機(jī)則多用于航拍、植保。
固定翼航測(cè)作業(yè)
植保無人機(jī)
一、首先我們看一下無人機(jī)主要的動(dòng)力來源
(一)燃油動(dòng)力
固定翼、直升機(jī)多采用這種動(dòng)力來源。這種動(dòng)力的主要優(yōu)勢(shì)在于隨著能量的消耗,自身重量會(huì)慢慢減輕。所以一般燃油動(dòng)力機(jī)型比其他機(jī)型都有更高的續(xù)航能力。
油動(dòng)固定翼
燃油動(dòng)力有普通燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)一般配備矢量噴口,可以調(diào)整噴射角度,動(dòng)力足,但是效率不高,適合大機(jī)動(dòng)飛行,但是續(xù)航不是強(qiáng)項(xiàng)。
渦噴像真固定翼飛機(jī)
(二)電池供電
電池供電的種類也不少,比如18650電池和聚合物鋰電池。18650電池在少部分固定翼無人機(jī)中會(huì)使用,主要缺點(diǎn)是放電能力差,大電流放電時(shí)壓降比較厲害。
對(duì)于一些放電要求不高的機(jī)型還是可以使用的,比如大疆新出的御mini無人機(jī),采用的就是兩節(jié)18650電池組成的電池組,由于機(jī)身輕,放電要求不高,還可以勉強(qiáng)使用。放電較多的機(jī)型一般使用聚合物鋰電池。
御mini電池其實(shí)是兩塊18650電池組
最常用的聚合物鋰電池
鋰電池的標(biāo)稱電壓為3.7v,充滿的情況下為4.2V,高壓鋰電池的標(biāo)稱電壓是3.8V,充電截止電壓是4.35V,理論上認(rèn)為電壓到3.0v的時(shí)候,電池就已經(jīng)沒電了。真正使用中一般會(huì)將報(bào)警電壓設(shè)置到3.5v。
二、飛行方式對(duì)于續(xù)航時(shí)間的影響
(一)固定翼飛行器的飛行方式
固定翼飛行器的動(dòng)力輸出主要負(fù)責(zé)一個(gè)向前的拉力,升力由機(jī)翼切割空氣產(chǎn)生。這樣就使得它只需要一個(gè)很低的動(dòng)力輸出就可以帶動(dòng)整個(gè)機(jī)身的飛行。
老式飛機(jī)拉力不足的情況下,使用多層主翼提高升力,戰(zhàn)斗機(jī)則相反
固定翼機(jī)型最低可使用0.3的推重比(推力和重量的比值)就可以維持正常的飛行狀態(tài)。所以固定翼機(jī)型的續(xù)航時(shí)間普遍要高于其他機(jī)型。
但是固定翼飛機(jī)對(duì)場(chǎng)地需求比較高,特別是大型固定翼航測(cè)機(jī),起飛多使用彈射起飛,如果沒有合適的跑道則需要傘降,極少數(shù)軍用機(jī)會(huì)采用網(wǎng)降。而且固定翼的飛行方式也決定了它只能一直運(yùn)動(dòng),不能隨時(shí)懸停對(duì)某點(diǎn)進(jìn)行懸停觀測(cè)。
軍用彈射起飛固定翼
(二)直升機(jī)、多旋翼飛行器的飛行方式
直升機(jī)和多旋翼飛行器首先需要與動(dòng)力相等的拉力,才能保持無人機(jī)懸停。而飛行器的前后左右飛行動(dòng)作,則需要調(diào)整飛行器的拉力角度,分出一個(gè)分力,為無人機(jī)的水平方向移動(dòng)提供動(dòng)力。
所以這些機(jī)型的飛行時(shí)間要短于其他機(jī)型,但是多旋翼和直升機(jī)有固定翼飛行所不能比擬的懸停優(yōu)勢(shì),可以定點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)和拍攝。在起飛場(chǎng)地的需求上也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于固定翼的需求,例如不需要長(zhǎng)距離跑道等等。
(三)混合飛行方式
最近兩三年,垂起固定翼漸漸興起,結(jié)合了上述兩種飛行的優(yōu)勢(shì)。垂起固定翼起飛是使用多旋翼無人機(jī)的飛行模式,通過飛控控制四個(gè)螺旋槳垂直起飛。在達(dá)到空中指定高度后,動(dòng)力從垂直工作的螺旋槳切換至固定翼水平動(dòng)力螺旋槳,通過固定翼的飛行方式進(jìn)行作業(yè)。這樣既解決了起飛降落的場(chǎng)地需求問題,也解決了續(xù)航問題。
現(xiàn)在飛行最久的多旋翼和直升機(jī)續(xù)航時(shí)間在一小時(shí)左右徘徊,固定翼無人機(jī)可以達(dá)到2-3小時(shí)的續(xù)航時(shí)間,推重比小和飛行中燃料的消耗是決定性因素。
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