从动力来源、飞行方式谈民用无人机续航(并不是电池多就飞的久)

外场飞行遇到最多的小白三连“多高多远多少钱”中,就牵扯到了续航问题。对于行业应用无人机中,最常见的机型就是固定翼无人机、直升机和多旋翼无人机。固定翼无人机多用于长距离巡线、长距离测绘。多旋翼无人机和直升机则多用于航拍、植保。并不是电池多就飞的久,从动力来源、飞行方式谈民用无人机续航

固定翼航测作业并不是电池多就飞的久,从动力来源、飞行方式谈民用无人机续航

植保无人机

一、首先我们看一下无人机主要的动力来源

(一)燃油动力

固定翼、直升机多采用这种动力来源。这种动力的主要优势在于随着能量的消耗,自身重量会慢慢减轻。所以一般燃油动力机型比其他机型都有更高的续航能力。

油动固定翼

燃油动力有普通燃油发动机和涡喷发动机。涡喷发动机一般配备矢量喷口,可以调整喷射角度,动力足,但是效率不高,适合大机动飞行,但是续航不是强项。并不是电池多就飞的久,从动力来源、飞行方式谈民用无人机续航

涡喷像真固定翼飞机

(二)电池供电

电池供电的种类也不少,比如18650电池和聚合物锂电池。18650电池在少部分固定翼无人机中会使用,主要缺点是放电能力差,大电流放电时压降比较厉害。

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对于一些放电要求不高的机型还是可以使用的,比如大疆新出的御mini无人机,采用的就是两节18650电池组成的电池组,由于机身轻,放电要求不高,还可以勉强使用。放电较多的机型一般使用聚合物锂电池。并不是电池多就飞的久,从动力来源、飞行方式谈民用无人机续航

御mini电池其实是两块18650电池组并不是电池多就飞的久,从动力来源、飞行方式谈民用无人机续航

最常用的聚合物锂电池

锂电池的标称电压为3.7v,充满的情况下为4.2V,高压锂电池的标称电压是3.8V,充电截止电压是4.35V,理论上认为电压到3.0v的时候,电池就已经没电了。真正使用中一般会将报警电压设置到3.5v。

二、飞行方式对于续航时间的影响

(一)固定翼飞行器的飞行方式

固定翼飞行器的动力输出主要负责一个向前的拉力,升力由机翼切割空气产生。这样就使得它只需要一个很低的动力输出就可以带动整个机身的飞行。

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老式飞机拉力不足的情况下,使用多层主翼提高升力,战斗机则相反

固定翼机型最低可使用0.3的推重比(推力和重量的比值)就可以维持正常的飞行状态。所以固定翼机型的续航时间普遍要高于其他机型。

但是固定翼飞机对场地需求比较高,特别是大型固定翼航测机,起飞多使用弹射起飞,如果没有合适的跑道则需要伞降,极少数军用机会采用网降。而且固定翼的飞行方式也决定了它只能一直运动,不能随时悬停对某点进行悬停观测。并不是电池多就飞的久,从动力来源、飞行方式谈民用无人机续航

军用弹射起飞固定翼

(二)直升机、多旋翼飞行器的飞行方式

直升机和多旋翼飞行器首先需要与动力相等的拉力,才能保持无人机悬停。而飞行器的前后左右飞行动作,则需要调整飞行器的拉力角度,分出一个分力,为无人机的水平方向移动提供动力。

所以这些机型的飞行时间要短于其他机型,但是多旋翼和直升机有固定翼飞行所不能比拟的悬停优势,可以定点进行观测和拍摄。在起飞场地的需求上也要远远低于固定翼的需求,例如不需要长距离跑道等等。

(三)混合飞行方式

最近两三年,垂起固定翼渐渐兴起,结合了上述两种飞行的优势。垂起固定翼起飞是使用多旋翼无人机的飞行模式,通过飞控控制四个螺旋桨垂直起飞。在达到空中指定高度后,动力从垂直工作的螺旋桨切换至固定翼水平动力螺旋桨,通过固定翼的飞行方式进行作业。这样既解决了起飞降落的场地需求问题,也解决了续航问题。

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现在飞行最久的多旋翼和直升机续航时间在一小时左右徘徊,固定翼无人机可以达到2-3小时的续航时间,推重比小和飞行中燃料的消耗是决定性因素。

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