كيف تؤثر بطارية الطائرات بدون طيار على أداء الطائرات بدون طيار/الطائرات بدون طيار؟

مع التطبيق الواسع منالطائرات بدون طيارفي التصوير الجوي ، وحماية المحاصيل ، والخدمات اللوجستية ، وتفتيش خط الطاقة ، وغيرها من المجالات ، تتلقى إمكانيات أدائها اهتمامًا متزايدًا. نظرًا لأن "قلب الطاقة" للطائرة بدون طيار ، فإن البطارية لا تعمل كمصدر للطاقة فحسب ، بل تحدد أيضًا مدة الطيران مباشرة ، واستقرار ، وسعة الحمولة السارية ، والسلامة التشغيلية ، مما يجعلها عاملاً حاسماً يؤثر على الأداء العام للطائرة بدون طيار.

القدرة على التحمل: "لعبة الوقت" بين سعة البطارية وكثافة الطاقة

يتم تحديد القدرة على التحمل للطائرة بدون طيار بشكل أساسي حسب سعة البطارية (تقاس في MAH) وكثافة الطاقة (تقاس في WH/KG). تستخدم الطائرات بدون طيار الحالية على مستوى المستهلك بطاريات الليثيوم مع قدرات تتراوح من 2000 إلى 5000 مللي أمبير في الساعة وكثافة الطاقة تتراوح بين 150 إلى 200 و/كجم ، مما يؤدي إلى أوقات الطيران عمومًا ما بين 20 و 30 دقيقة.

ومع ذلك ، تستخدم الطائرات بدون طيار من الدرجة الصناعية بطاريات طاقة عالية السعة وعالية الكثافة لتلبية المطالب التشغيلية الممتدة التي تحقق بعض بطاريات الليثيوم كثافة الطاقة التي تتجاوز 250 وا/كغ. جنبا إلى جنب مع أنظمة إدارة البطاريات المحسنة (BMS) ، يمكن أن تتجاوز القدرة على التحمل في الطيران ساعة واحدة.

قدرة أكبر ليست دائما أفضل ؛ يجب أن يكون استهلاك الوزن والطاقة متوازنة.

زيادة قدرة البطارية بشكل أعمى لتجاوز حدود الوزن يمكن أن تكثف حمولة المحرك ، مما يحتمل أن تقصر التحمل.

تعتمد التشغيل المستقر لمحركات الطائرات بدون طيار وأنظمة التحكم في الطيران على ناتج الجهد الثابت. عندما تنخفض سعة البطارية إلى أقل من 20 ٪ ، يمكن أن يؤدي ضعف أداء التفريغ إلى انهيار الجهد السريع. هذا يؤدي إلى سرعات محرك غير مستقرة ، مما يؤدي إلى اهتزازات الجسم ، وتأخير التحكم ، وفقدان الارتفاع ، وفي الحالات الشديدة ، فقدان السيطرة.

تتميز العديد من الطائرات بدون طيار بمحركات وحدات تحكم السرعة الإلكترونية (ESCS) محسّنة لمستويات الجهد الأعلى. تم تصميم هذه المكونات لاستخدام الطاقة المتاحة بشكل أفضل ، مما يعزز كفاءة الطاقة. من خلال تقليل نفايات الطاقة وتحسين استخدام الطاقة ، يمكن أن تساعد بطاريات الجهد العالي بشكل غير مباشر في تمديد وقت الرحلة ، خاصةً عند إقرانها مع أنظمة إدارة الطاقة المتقدمة.

تلعب كل من الجهد والقدرة أدوارًا حاسمة في أداء بطارية الطائرات بدون طيار ، لكنها تؤثر على أداء البطارية بشكل مختلف.

يحدد الجهد ناتج الطاقة ، مما يؤثر على سرعة وأداء الطائرة بدون طيار. السعة ، من ناحية أخرى ، تملي المدة التي يمكن أن تستمر فيها هذه القوة. ببساطة ، تحكم Voltage معدل استهلاك الطاقة ، بينما تحدد السعة المدة التي يمكن أن تعمل فيها الطائرة بدون طيار بهذا المعدل. يعد تحقيق التوازن الصحيح بين الجهد والقدرة مفتاحًا لتحسين أداء الطائرات بدون طيار لمتطلبات محددة. تؤدي السعة المفرطة مع الجهد الكافي إلى تناقص الأداء ، في حين أن الجهد العالي المفرط مع عدم كفاية السعة يسبب استنفاد الطاقة بشكل أسرع.

يتناقص نشاط البطارية في بيئات درجات الحرارة المنخفضة ، مما يسبب تقلبات إخراج الجهد. عند -10 درجة مئوية في فصل الشتاء ، قد تواجه بطاريات الليثيوم القياسية انخفاضًا في الجهد بنسبة 15 ٪ -20 ٪ ، والتي يمكن تخفيفها من خلال التسخين أو استخدام بطاريات الطقس البارد.

سعة الحمولة: موازنة كثافة الطاقة ووزنها

بدون طيارسعة الحمولة النافعة = الحد الأقصى لوزن الإقلاع - وزن هيكل الطائرة - وزن البطارية

عند وزن الإقلاع الأقصى الثابت ، تعني كثافة طاقة البطارية الأعلى وزنًا أخف وزنا لنفس سعة الطاقة ، مما يؤدي إلى تحرير مساحة أكبر للحمولة.

العمر والسلامة: التأثير على تكاليف التشغيل والمخاطر التشغيلية

إلى جانب الأداء ، تؤثر عمر دورة البطارية والسلامة بشكل مباشر على تكاليف تشغيل المستخدم وسلامة المهمة. عادةً ما توفر بطاريات الطائرات بدون طيار على مستوى المستهلك 300-500 دورة ، في حين أن بطاريات الليثيوم ذات الدرجة الصناعية أو بطاريات الليثيوم-أيون شبه الصلبة يمكن أن تصل إلى 800-1200 دورة.

خاتمة:

يجب على مستخدمي المستهلكين اختيار البطاريات بناءً على سيناريوهات التطبيق: بطاريات خفيفة الوزن وعالية الكثافة للتصوير الجوي ؛ بطاريات السعة القياسية للرحلات قصيرة المدى. يجب على المستخدمين الصناعيين تخصيص حلول بطارية الطاقة بناءً على المدة التشغيلية ومتطلبات الحمولة النافعة.

مع وجود اختراقات مستمرة في تكنولوجيا البطارية ، دخلت بطاريات جديدة مثل البطاريات الصلبة والبطاريات الصوديوم أيون مراحل اختبار الطائرات بدون طيار. يعد هذا التقدم فترات الطيران التي تتجاوز ساعتين وزيادة بنسبة 30 ٪ في سعة الحمولة الصافية ، مما يزيد من توسيع حدود تطبيق الطائرات بدون طيار.