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微型渦輪技術(shù)的先驅(qū)者UAV Turbines公司（UAVT）今天宣布，其成功演示了其君主混合增程器（HREX），這是一種微型渦輪發(fā)電機(jī)技術(shù)，擴(kuò)展了電動中型無人機(jī)（UAV）的范圍。HREX開發(fā)系統(tǒng)可以延長多種電動無人機(jī)的續(xù)航能力，同時還提供燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的可靠性，目前正在開發(fā)中。
無人機(jī)渦輪機(jī)首席執(zhí)行官柯克·沃肖（Kirk Warshaw）解釋說：“眾所周知，由電池驅(qū)動的電動飛行器的范圍受到當(dāng)前可用電池相對較低的功率密度的嚴(yán)格限制。僅添加更多電池將導(dǎo)致飛機(jī)變得太重而無法以實(shí)際有效載荷飛行。該解決方案是一種混合動力系統(tǒng)，它將為電池供電，在飛行，懸停和著陸等關(guān)鍵階段為電池提供動力。這些功能對于有意義的現(xiàn)實(shí)世界任務(wù)至關(guān)重要，例如重量超過10磅的有效載荷需要在5英里以外的地方交付。UAVT的Monarch微渦輪HREX技術(shù)提供了這一重要的新功能?！?/span>
在無人機(jī)渦輪機(jī)的HREX系統(tǒng)中，發(fā)動機(jī)從燃料中提取能量，并利用該能量直接為推進(jìn)馬達(dá)提供動力，而多余的電能則用于補(bǔ)充電池電量。在添加的燃料的重量變得不經(jīng)濟(jì)之前，這極大地增加了范圍。在為任何特定系統(tǒng)優(yōu)化功率時，有許多權(quán)衡取舍；例如，在提取過程中會損失一些能量，但是隨著燃料的消耗，飛機(jī)的凈重會下降。正是這種靈活性使單發(fā)動機(jī)無法實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)優(yōu)化。
“如果飛行時間超過半小時，則可能需要增程器，”無人機(jī)渦輪機(jī)工程高級副總裁Fred Frigerio補(bǔ)充說。“擴(kuò)大飛行的第一步是在功率組合中增加一個小型、高效的渦輪發(fā)電機(jī)。讓每個電源組件盡其所能；電池可以以非常高的速率釋放功率，因此它們非常適合起飛，懸停和著陸期間所需的功率爆發(fā)，而渦輪在為更長的運(yùn)行時間提供穩(wěn)定功率時表現(xiàn)最佳。重要的是，液體燃料（例如噴氣燃料）的能量密度遠(yuǎn)大于可用電池的能量密度。通常的經(jīng)驗(yàn)法則是，液體燃料每單位重量所含的能量至少是電池的50倍。電池是您的短跑運(yùn)動員，充滿爆炸力，而渦輪發(fā)電機(jī)是您的馬拉松運(yùn)動員，精益高效。飛行距離的絕對增益將取決于許多因素，但是毫無疑問，迫切需要可靠的范圍增程應(yīng)用?！?/span>
為了演示HREX，UAVT在其實(shí)驗(yàn)室測試單元中建立了一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用了最近為3組Tigershark飛機(jī)提供動力的 Monarch 5渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī) 。轉(zhuǎn)換為渦輪軸發(fā)動機(jī)，為現(xiàn)成的發(fā)電機(jī)提供動力。發(fā)電機(jī)的電輸出通過電動機(jī)控制器用于驅(qū)動螺旋槳的電動機(jī)，就像用電推進(jìn)飛機(jī)中那樣。
Warshaw補(bǔ)充說：“視頻展示了HREX系統(tǒng)的運(yùn)行情況，它的主要元件通過電纜連接來展示其靈活性，這些電纜可以配置為適合大多數(shù)3組和4組機(jī)身?！?nbsp;“雖然該測試系統(tǒng)是使用重型工業(yè)電機(jī)和控制器組裝而成的，但專門設(shè)計的系統(tǒng)卻要輕得多，可以在航空航天環(huán)境中進(jìn)行硬化，并且可以針對特定的軍事和商業(yè)應(yīng)用以及任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化。如果無人機(jī)采用無塵紙設(shè)計，并且從一開始就考慮使用無人機(jī)渦輪增程器，那么飛行時間的增加將至少比僅由電池供電的多2至3倍。”
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