電動多旋翼無人機(jī)以結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、擁有垂直起降及懸停能力等特點(diǎn),成為近年來無人機(jī)領(lǐng)域發(fā)展速度最快的機(jī)型。然而受鋰電池能量密度低的影響,飛行時間多在20~30min,續(xù)航時間的不足使得旋翼機(jī)不能有效進(jìn)行超視距飛行,難以克服山地、水域等復(fù)雜地形,因而無法完成專業(yè)復(fù)雜的飛行任務(wù)。續(xù)航能力已經(jīng)成為制約旋翼機(jī)發(fā)揮更大作用的瓶頸。1月28日,哈工大翌翔無人機(jī)團(tuán)隊研發(fā)的“昱翔一號”氫燃料電池旋翼機(jī)首飛成功,該機(jī)以燃料電池為動力系統(tǒng),氫氣為燃料,解決了目前旋翼機(jī)續(xù)航時間短的問題。
圖1 待飛的“昱翔一號”
“昱翔一號” 試飛視頻
“昱翔一號”首次試飛整機(jī)起飛重量18.17kg,攜帶3.5L氫氣瓶,續(xù)航時間為38min?!瓣畔枰惶枴钡淖畲筝d重量9kg,續(xù)航時間為2小時以上。
相比鋰電池?zé)o人機(jī)來說,燃料電池?zé)o人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)非常多:一是能量密度高,目前應(yīng)用于無人機(jī)的燃料電池動力系統(tǒng)的能量密度達(dá)到了600wh/kg,是目前最好的鋰電池的兩倍以上。這樣多旋翼無人機(jī)的航時可能會達(dá)到3小時以上。二是壽命長,在無人機(jī)上使用的鋰電池一般工況都比較惡劣,充放電幾十次之后,容量都會有較大的衰減,失去執(zhí)行任務(wù)的能力。而燃料電池動力系統(tǒng)在生命周期之內(nèi)的功率和續(xù)航能力都幾乎不發(fā)生變化。三是安全,鋰電池由于自身有較大活性,在劇烈碰撞時燃燒、起火時有發(fā)生。燃料電池的燃料與發(fā)電系統(tǒng)是分離的,在開放空間中幾乎不存在爆炸可能。四是環(huán)保,鋰電池雖然在工作的時候不產(chǎn)生污染物,但其生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生一定的污染;廢舊電池的處理也是一件非常麻煩的事情。如果后續(xù)處理不當(dāng),或者由于使用者隨意丟棄,會對河流和土壤造成難以修復(fù)的破壞。燃料電池在生產(chǎn)和廢物處理時,可以完全回收,沒有二次污染,工作時也沒有任何有毒物質(zhì)和二氧化碳排放,只產(chǎn)生完全純凈的水?!?/p>
全電動無人機(jī)一旦解決了航時問題,其應(yīng)用場景和用途將極大增加。許多因為航時原因無法執(zhí)行的任務(wù)如今都成為可能,越來越多新的應(yīng)用也將被開發(fā)出來,比如長距離物流配送、空中長時間巡邏、搜捕等都將成為現(xiàn)實(shí)。另外,氫燃料電池旋翼機(jī)可以充分利用操作簡便、航時超長的優(yōu)點(diǎn)完成輸油管道、高壓電纜的巡檢工作。一位普通員工略加培訓(xùn),即可上手操作。相比過去汽油動力或者鋰電池動力,這會是一個巨大的進(jìn)步。此類無人機(jī)在安防、測繪領(lǐng)域的用途將會更加廣泛。
翌翔無人機(jī)團(tuán)隊深耕于氫燃料電池?zé)o人機(jī)領(lǐng)域,目前已成功試飛氫燃料電池固定翼無人機(jī)和氫燃料電池旋翼機(jī),不斷優(yōu)化改進(jìn)氫燃料電池混合動力系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的性能提升。
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