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無(wú)人操作軍用系統(tǒng)需要性能較高的電子系統(tǒng)


時(shí)間:2018-01-02 作者:
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圖 3:LT8640 Silent Switcher 穩(wěn)壓器

電源系統(tǒng)

本文之前已經(jīng)強(qiáng)調(diào)過(guò),一些 IC 級(jí)電源技術(shù)進(jìn)步支持了 UAV 及傳感器有效載荷的持續(xù)變化,不過(guò),機(jī)載動(dòng)力源的選擇也是影響總體性能的核心因素。隨著人們?nèi)找鎸W⒂陂_(kāi)發(fā)成本更低、尺寸更小、重量更輕的 UAV,內(nèi)燃型動(dòng)力源的吸引力下降了,燃料電池技術(shù)成為可能的選擇,尤其是對(duì)續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、平均功率需求低的任務(wù)而言。

美洲獅 (Puma) 系列小型 UAV 正在試驗(yàn)的一種燃料電池將飛行時(shí)間從 150 分鐘 (使用 LiSO2 電池時(shí)) 延長(zhǎng)到將近 5 小時(shí),整個(gè)燃料電池系統(tǒng)重約 2 千克,功率與重量之比約為 1kW/千克。



圖 4:UAV 動(dòng)力源的功率與重量之比

Power-to-Weight Ratio:功率與重量之比

Solar PV:太陽(yáng)能光伏電池

Lithium-Ion Battery Types:鋰離子型電池

Fuel Cells:燃料電池

Piston/Radial Engines:活塞 / 徑向引擎

Turbofan/Turboprop Engines:渦扇 / 渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)

Increasing Complexity and Cost:復(fù)雜性和成本逐漸提高

燃料電池的位置在電池和內(nèi)燃機(jī)解決方案之間,具備環(huán)保優(yōu)勢(shì),但確實(shí)面臨一些燃料處理和存儲(chǔ)問(wèn)題,不過(guò)通過(guò)在可更換燃料盒中存儲(chǔ)顆粒狀氫,可以克服這類問(wèn)題。

小型 UAV 和 NUAV 最有可能繼續(xù)使用鋰離子電池,視配置不同而不同,用單節(jié)電池就能使 NUAV 飛行大約 30 分鐘。較長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間和較大型的型號(hào)將需要多節(jié)電池設(shè)計(jì),這類設(shè)計(jì)可受益于用 LTC3300 等 IC 實(shí)現(xiàn)的電池容量平衡技術(shù),這種技術(shù)可最大限度延長(zhǎng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間。飛行高度很高、充當(dāng)偽衛(wèi)星的 UAV,例如谷歌以及其他公司正在開(kāi)發(fā)、將來(lái)擬用于提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的 UAV,也可以用太陽(yáng)能動(dòng)力取代電池。這類系統(tǒng)需要在因輻射作用增強(qiáng)可能導(dǎo)致單粒子翻轉(zhuǎn)的環(huán)境中保持可靠運(yùn)行,因此復(fù)雜性會(huì)提高,而且也許需要專門規(guī)定所使用 IC 的特性,并對(duì)這些 IC 進(jìn)行專門測(cè)試。

結(jié)論

現(xiàn)在,無(wú)人操作系統(tǒng)在武裝部隊(duì)中起著不可或缺的作用,軍方提供的大量資金促進(jìn)了這類系統(tǒng)的快速開(kāi)發(fā),開(kāi)發(fā)焦點(diǎn)尤其集中在較小型、價(jià)格較低的 UAV 系統(tǒng)上。

隨著傳感器有效載荷和 UAV 平臺(tái)電子系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜,電源鏈和機(jī)載動(dòng)力源的效率對(duì)于提供足夠高的運(yùn)行性能變得至關(guān)重要了,新型 IC 電源解決方案正在幫助實(shí)現(xiàn) SWaP 目標(biāo)。

飛行高度很高的 UAV 和續(xù)航時(shí)間非常長(zhǎng)的任務(wù)正在推進(jìn)對(duì)太陽(yáng)能、燃料電池等新型電源的需求,而使用新型電源又意味著需要新型 IC。

關(guān)鍵詞:無(wú)人操作系統(tǒng) 無(wú)人駕駛航空器 傳感器    瀏覽量:1252

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