淺談幾種常見的無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)
01電池
電池有很多優(yōu)勢(shì)：可以在任何地方充電、在大多數(shù)情況下可以沒有限制條件地進(jìn)行運(yùn)輸、沒有溢出或發(fā)熱的情況，通過(guò)更換電池塊可以很容易地完成能量補(bǔ)充。
對(duì)于無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)，Li-Po和Li-Ion是最常見的源，但這并不意味著結(jié)束。鋰亞硫酰氯電池（Li-SOCl2）與Li-Po電池相比，每千克的能量密度是Li-Po的2倍多，而鋰空氣電池（Li-air）每千克的能量密度是其7倍多。而這兩種電池卻沒有得到廣泛的使用，歸其原因是價(jià)格太高。鋰硫電池（Li-S）可能會(huì)被Li-ion電池接替，因?yàn)長(zhǎng)i-ion的高能量密度，同時(shí)還可以減少硫的使用成本。
02氫燃料電池
燃料電池有很多優(yōu)點(diǎn)：沒有直接污染、沒有聲音，這種電池是由非常強(qiáng)大的源H2提供能量。將液態(tài)H2與鋰離子電池的能量密度相比較，它們之間的系數(shù)是150！僅此一點(diǎn)足以使氫燃料無(wú)人機(jī)推向市場(chǎng)。
燃料電池開發(fā)商巴拉德動(dòng)力系統(tǒng)的子公司Protonex希望利用這些機(jī)會(huì)。
MicroMulticopter Aero Technology（MMC）公司專門為無(wú)人機(jī)推出商業(yè)化氫燃料電池“H-1燃料電池”。此外，MMC設(shè)計(jì)和制造了世界上第一個(gè)氫動(dòng)力無(wú)人機(jī)“HyDrone 1550”。
Korean Hylium Industries公司正在開發(fā)飛行時(shí)間可達(dá)4小時(shí)的無(wú)人機(jī)；蒙特利爾的EnergyOr“H2Quad-1000”在有效載荷1公斤的情況下可以飛行2小時(shí)。
03汽油、煤油、甲醇、乙醇、液化石油氣丙烷
目前有許多成熟可用的汽油動(dòng)力解決方案，其中的一些也具有卓越的飛行性能。UAV Factory公司的“Penguin C”固定翼無(wú)人機(jī)在油箱加滿時(shí)可以飛行超過(guò)20小時(shí)，Siebel的“CAMCOPTER S-100”在油箱裝滿時(shí)可以飛行6個(gè)小時(shí)。國(guó)內(nèi)眾多優(yōu)秀的無(wú)人機(jī)研發(fā)制造企業(yè)，也將該動(dòng)力方式的作為無(wú)人機(jī)的主要?jiǎng)恿ΓL(zhǎng)續(xù)航、大載重、多掛載也逐漸變成了工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)的基本性能。
04汽電混合物
混合動(dòng)力無(wú)人機(jī)，是一種新型雙動(dòng)力無(wú)人機(jī)。其動(dòng)力系統(tǒng)由電驅(qū)動(dòng)（太陽(yáng)能或蓄電池）和常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)（噴氣或螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)）兩種動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)成，以實(shí)現(xiàn)良好的起飛、爬升性能和靜音、超長(zhǎng)航時(shí)的結(jié)合。
通用航空航空電子系統(tǒng)產(chǎn)品負(fù)責(zé)人馬特·瓦坎蒂說(shuō)：“混合動(dòng)力項(xiàng)目的SuperVolo機(jī)身、通用航空的計(jì)算平臺(tái)和奧特里昂的軟件堆棧的結(jié)合，使一個(gè)一體化的解決方案能夠方便地?cái)U(kuò)展到商業(yè)應(yīng)用，高度集成的系統(tǒng)對(duì)于實(shí)現(xiàn)可拓展的商用無(wú)人機(jī)操作至關(guān)重要。”
05太陽(yáng)能
在過(guò)去的幾年中，太陽(yáng)能電池的效率不斷增加，從10%到近46%，達(dá)到了約175W/m2的功率比。很顯然，這需要整個(gè)機(jī)翼的表面上覆蓋大面積的太陽(yáng)能板，這樣就可以和多旋翼無(wú)人機(jī)一樣進(jìn)行正常的工作。
硅谷的高科技公司也在探索太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)的潛力：Facebook希望通過(guò)其 “Aquila” （高空、長(zhǎng)航時(shí)）太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶向世界偏僻的角落，以及谷歌X現(xiàn)已解散的Titan項(xiàng)目。
空客的“西風(fēng)”無(wú)人機(jī)是一個(gè)高海拔的偽衛(wèi)星（HAPS）用來(lái)填補(bǔ)衛(wèi)星和無(wú)人機(jī)之間的能力差距。“西風(fēng)”無(wú)人機(jī)通過(guò)太陽(yáng)能運(yùn)行，可以在高于天氣和商業(yè)空中交通的位置飛行，它的飛行高度可達(dá)70000英尺。波音公司的“太陽(yáng)能鷹”項(xiàng)目于2012年取消。
06太陽(yáng)能混合物
太陽(yáng)能混合物（太陽(yáng)能+電池）的耐力驚人。
據(jù)國(guó)外航空媒體《環(huán)球飛行》(Flightglobal)4月19日消息，美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室（U.S.NRL）在2020年11月試飛了一架“混合虎”（Hybrid Tiger）式無(wú)人機(jī)，飛行時(shí)間超過(guò)24小時(shí)。
該實(shí)驗(yàn)室4月14日表示，這架電動(dòng)無(wú)人機(jī)由氫燃料電池和機(jī)翼上的太陽(yáng)能電池板提供動(dòng)力，并使用了能量收集技術(shù)，如利用熱上升氣流飛行。演示活動(dòng)在馬里蘭州的阿伯丁試驗(yàn)場(chǎng)（APG）進(jìn)行。
海軍研究實(shí)驗(yàn)室化學(xué)部門的機(jī)械工程師理查德·斯特羅曼（Richard Stroman）說(shuō)：“這次飛行實(shí)際上是在最壞情況下的一次性能測(cè)試：氣溫降至0℃以下，風(fēng)速達(dá)到20節(jié)（37公里/小時(shí)），在12月21日接近冬至?xí)r，太陽(yáng)能相對(duì)較少。盡管如此，‘混合虎’還是表現(xiàn)不錯(cuò)。”
據(jù)報(bào)道，由于該無(wú)人機(jī)在惡劣的條件下表現(xiàn)良好，海軍研究實(shí)驗(yàn)室的工程師們預(yù)計(jì)，它可以在更好的天氣和陽(yáng)光下連續(xù)飛行兩天以上。該實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃在今年春天晚些時(shí)候進(jìn)行這樣的演示。
07系留
系留無(wú)人機(jī)，又稱系留式無(wú)人機(jī)，為多旋翼無(wú)人機(jī)的一種特殊形式，使用通過(guò)系留線纜傳輸?shù)牡孛骐娫醋鳛閯?dòng)力來(lái)源，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋰電池，最主要的特點(diǎn)是長(zhǎng)時(shí)間的滯空懸停能力。系留系統(tǒng)可用在一個(gè)小半徑范圍內(nèi)進(jìn)行無(wú)限期的飛行，是監(jiān)視和偵查的完美選擇。
08超級(jí)電容
超級(jí)電容，全稱又被稱為光電催化電容，雙電層電容器、黃金電容、法拉電容，從上世紀(jì)七、80年代發(fā)展壯大起來(lái)的依據(jù)電極化電解質(zhì)來(lái)儲(chǔ)能的一類光電催化元器件。它有別于傳統(tǒng)化的化學(xué)電源，是一類接近傳統(tǒng)化電容器與電池兩者之間、擁有特別性能的電源，首要依靠雙電層和氧化還原贗電容正電荷存放電能。但在其儲(chǔ)能的全過(guò)程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這一種儲(chǔ)能全過(guò)程是可逆的，也正是因?yàn)榇顺?jí)電容器能夠反復(fù)充放電十余萬(wàn)次。
