無(wú)人機(jī)在人類社會(huì)中的運(yùn)用越來(lái)越廣泛,尤其是在軍事領(lǐng)域,幾乎已經(jīng)成為各個(gè)國(guó)家軍隊(duì)都必不可少的裝備,現(xiàn)有的小型無(wú)人機(jī)主要是使用鋰電池作為動(dòng)力,但鋰電池動(dòng)力無(wú)人機(jī)續(xù)航時(shí)間一般不長(zhǎng),鋰電池動(dòng)力不足和續(xù)航能力較弱,極大地限制了現(xiàn)代小型無(wú)人機(jī)的發(fā)揮,使得輕型無(wú)人機(jī)只能被士兵用于近距離的偵察和搜索。
據(jù)俄羅斯衛(wèi)星網(wǎng)12月24日援引南華早報(bào)消息報(bào)道,中國(guó)科學(xué)院大連物理研究所研發(fā)的甲醇動(dòng)力無(wú)人機(jī),這種無(wú)人機(jī)重約15公斤,飛行時(shí)速為90公里,主要特色是發(fā)動(dòng)機(jī)中采用了甲醇動(dòng)力系統(tǒng)。根據(jù)公司開發(fā)人員的說(shuō)法,這種無(wú)人機(jī)運(yùn)用了創(chuàng)造性的甲醇燃料電池技術(shù),在經(jīng)過(guò)十幾次的測(cè)試失敗之后,成功的使無(wú)人機(jī)達(dá)到了12小時(shí)自主飛行時(shí)間,這是創(chuàng)紀(jì)錄的最高指數(shù)。而大多數(shù)鋰電動(dòng)力的現(xiàn)代無(wú)人機(jī)飛行時(shí)間不過(guò)半小時(shí)而已。
玩過(guò)無(wú)人機(jī),或者對(duì)其稍有了解的朋友都知道,無(wú)人機(jī)最讓人尷尬的一點(diǎn)可能就是幾乎雞肋的續(xù)航時(shí)間,電池續(xù)航時(shí)間短一直是限制無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展的瓶頸,普通消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)的續(xù)航時(shí)間一般在30分鐘左右,工業(yè)級(jí)多旋翼無(wú)人機(jī)的續(xù)航時(shí)間一般也在1小時(shí)以內(nèi)。鋰電池存在一些明顯缺陷,如電芯無(wú)法做到100%均衡充放電,充電時(shí)間較長(zhǎng),最關(guān)鍵的還是續(xù)航能力弱,300克重量的鋰電池,理論上只能讓500克重的無(wú)人機(jī)飛行17分鐘,這一問(wèn)題困擾著整個(gè)無(wú)人機(jī)行業(yè)。
甲醇動(dòng)力無(wú)人機(jī)是無(wú)人機(jī)的未來(lái)發(fā)展方向之一,目前小型的無(wú)人機(jī)主要是電動(dòng)無(wú)人機(jī),而電動(dòng)無(wú)人機(jī)主要包括電機(jī)、電調(diào)、螺旋槳以及電池,其中鋰電池是幾乎所有電動(dòng)無(wú)人機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置。要提升無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力,只能是從動(dòng)力系統(tǒng)方面入手,而鋰電池的潛能幾乎發(fā)揮殆盡,很難在體積不變的情況下繼續(xù)提升。因此??茖W(xué)家們轉(zhuǎn)而從燃料電池方面來(lái)入手。所謂的甲醇動(dòng)力無(wú)人機(jī),其實(shí)就是使用甲醇電池作為動(dòng)力,這種動(dòng)力系統(tǒng)是通過(guò)燃料電池的原理,通過(guò)質(zhì)子和電子在甲醇溶液中進(jìn)行交換產(chǎn)生電力。
與鋰電池相比,甲醇燃料電池體積更小,而且環(huán)保清潔,更關(guān)鍵是其理論能量比相當(dāng)之高,能夠?yàn)轱w機(jī)提供更遠(yuǎn)的航程。如果要在有限的體積內(nèi),大量提升無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力的話,使用甲醇燃料電池是最佳的解決方案。當(dāng)然技術(shù)問(wèn)題也不是沒(méi)有,由于甲醇電池需要昂貴的貴金屬催化劑,同時(shí)燃料電池由于其自身特性性能衰減較快,需要在一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行更換,因此在成本方面很難控制。而且,催化劑的活性以及穩(wěn)定性、燃料的利用率、能量轉(zhuǎn)化效率等都是需要解決的問(wèn)題。目前來(lái)看,甲醇燃料電池技術(shù)并不成熟。
從這一次公開的消息看,新型甲醇動(dòng)力無(wú)人機(jī)的成功代表著中國(guó)企業(yè)在甲醇動(dòng)力燃料電池方面取得了一定的進(jìn)步,這是一個(gè)值得慶賀的消息。在解決甲醇電池的缺陷之后,其大航程的優(yōu)勢(shì)就能發(fā)揮出來(lái),從而大幅提升現(xiàn)有小型無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力,使得輕型無(wú)人機(jī)再也不是那種飛不快飛不遠(yuǎn)的雞肋存在,如果輕型無(wú)人機(jī)都能擁有十幾個(gè)小時(shí)的滯空時(shí)間,那么對(duì)于軍隊(duì)的戰(zhàn)場(chǎng)觀測(cè)能力會(huì)有很大的幫助。
目前我軍在在合成營(yíng)一級(jí)采用10公斤級(jí)的彩虹-802,這是我軍無(wú)人機(jī)家族中最小的一款無(wú)人機(jī),是一種近程電動(dòng)手拋式小型無(wú)人偵察機(jī)系統(tǒng),起飛全負(fù)荷重量10公斤,實(shí)用升限4000米,巡航速度40公里/小時(shí)。彩虹802平時(shí)折疊在裝甲偵察車的包裝箱內(nèi),執(zhí)行任務(wù)時(shí)需要臨時(shí)組裝機(jī)翼和螺旋槳,準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng),而且不能垂直起飛,降落方式也不方便,很容易造成損壞。
如果使用甲醇燃料電池?zé)o人機(jī),最大起飛重量15公斤,安裝更多的偵察和作戰(zhàn)模塊,可直接從戰(zhàn)斗車輛上起飛,進(jìn)行長(zhǎng)航時(shí)任務(wù),為步兵分隊(duì)提供超過(guò)20公里縱深的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)獲取能力,又能作為我軍信息網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn),為戰(zhàn)區(qū)指揮所提供區(qū)域態(tài)勢(shì)的詳細(xì)圖像,從而增強(qiáng)了整體信息獲取能力。最主要的,彩虹-802的續(xù)航時(shí)間只有1小時(shí),而大小相仿的甲醇燃料電池?zé)o人機(jī)續(xù)航時(shí)間可達(dá)12小時(shí),可以全程陪同步兵作戰(zhàn),相當(dāng)于為步兵安裝了一只“天眼”。
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