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Dragonfly Pictures公司开创新一代多旋翼无人机

发布时间:2020-10-16 20:43:51来源:网络收集作者:互联网热度:手机阅读>>

  固定翼无人机可带来高速穿越空域的能力,但它们无法用于需要静止不动的空中飞行的应用,这种飞行对于持续空中监控和通信应用而言尤为重要。

  早期对系留无人飞艇的实验暴露出了一个基本挑战,那就是它们在强风条件下,相对而言无法保持静止不动。需要一种新方法,Dragonfly Pictures 公司 (DPI) 开发了一种新型无人机—原地悬空系留无人机。

  与每 20 分钟需要更换电池的电池供电多旋翼无人机不同,系留无人机通过一根连接基站的电线接收电源。因此,它们可以在空中停留数小时,甚至几天时间。DPI 的系留多旋翼无人机旨在用于跟踪尾随移动主机平台,包括舰船、船只、卡车以及其它无人驾驶地面交通工具等。

  与固定翼无人机相比,它们具有多项优势,包括垂直起降功能。不需要跑道和发射台,也不需要回收设备。与飞艇不同的是,它们还能实现持续、静止不动的定位,即使是在天气不稳定以及风速变化莫测的情况下也是如此。

  他们的系留无人机在实际操作条件下进行了广泛的测试,目前已经完全达到美国海军在海洋/海洋环境中用于情报、监控与侦察 (ISR)、通信与视频应用的标准。

  

  克服极限设计挑战

  DPI 的军用/工业级无人多旋翼空中继电器 (UMAR) 系留无人机具有防雨、防雪、防尘和防热性能,针对咸水海洋环境进行了专门优化。

  UMAR 无人机的独特优势在于:通过系线持续供电,因此它可以在 500 英尺的高空提供长达 400 多个小时的不间断运行时和工作。但系留架构存在重大的设计挑战。电源需要以极高的电压和极低的电流从主舰输送给多旋翼无人机,这有助于使用最细、最轻的系线,反过来又能增加无人机的机动性和机载有效载荷。

  UMAR 无人机在 8 至 10kW 的功率级下工作,功能非常强大,能够在恶劣的海洋风暴条件下保持持续、静止不动的定位。这一挑战通常会因影响主舰定位的汹涌海水/海浪而变得更复杂。因此,无人机需要功率电容和敏捷性,才能加速旋翼提升的速度并即时响应短期或长期爆发的偏航。

  在多旋翼无人机中,必须在尽可能最小的轻量级封装外壳中实现高压转换。UMAR 上带的 8 个独立转子需要高级互连的 PCB 电路,因此电源组件层的任何空间节省,都可以重新用于其它增值组件。

  DPI 副总裁 Joe Pawelczyk表示:“使用Vicor电源模块,我们已能够降低无人机上所有组件的重量,从而可在携带所需任务载荷的同时,增加飞行高度和气流速度。其他任何公司都无法真正提供Vicor产品的功率密度,所以我们可以通过其组件实现最高水平的机动性、性能和悬停控制。这可增加 DPI 系留无人机的载荷能力、飞行高度和速度。”

  UMAR 无人机作为机载 RF 天线部署时,可以将舰船的无线 英里。

  针对功率密度而优化的电源架构

  为了应对这些艰巨的电源挑战,DPI 正在其 UMAR 中利用Vicor纤薄高电压 BCM? VIA?模块实现高效转换 (98%),从800V 降至 50V 的热损耗仅 2%。高压 BCM 封装小,多种安装方式,对于实现功率密度极高的轻量级机载系统特别珍贵。

  由 8 个Vicor高电压 BCM4414 模块并行排列,为 DPI UMAR 的 8 个独立旋翼提供动力,能够在旋翼之间共享电源,增加冗余。Vicor模块技术极少的高频谐波特性,加上在Vicor高压 BCM 中集成的 EMI 滤波器,帮助最大限度减少了 EMI 噪声,所增加的尺寸和重量都比传统 DC-DC 转换器少。如果不经过滤波,这种噪声可能会影响无人机和主舰之间的 RF 通信,也无法达到 EMI 标准。

  有 8 个Vicor高电压 BCM 并行排列,为 DPI UMAR 的 8 个独立旋翼提供动力,能够在并排的旋翼之间共享电源,增加冗余。

  除了目前在美国海军进行的试验性部署外,DPI 技术正在接受许多政府机构、承包商和其他实体的评估,并已显示出在其它应用方面的美好前景,如救灾应急人员以及大面积监控(公共活动、体育场安全等)等。

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