如何評價無人機的動力系統(tǒng)
動力系統(tǒng)是一切機械系統(tǒng)最核心的部件之一。如何評價無人機的動力系統(tǒng)?主要看兩點,一在完成任務(wù)方面的限制,二是對無人機的本身限制,意思是說,它不單決定了無人機能夠飛多長,它有時還決定這架無人機的飛行情況。
以電動無人機為例,雖然控制大型無人機使用電動力的成本很高,但是我們?nèi)绻麘?yīng)用在它該應(yīng)用的場合,比如消費級別無人機,用去航拍等,它的單次飛行成本就比較低,實現(xiàn)起來比較容易。在一段時間之內(nèi),它的性能穩(wěn)定性比較好,生產(chǎn)鏈比較完整,適用范圍也比較有優(yōu)勢,小型的無人機,無論是多旋翼、涵道機、固定翼、直升機等各種機型都可以使用電驅(qū)動,不需要對飛機做太多的更改設(shè)計。 但它的缺點是續(xù)航時間比較短,受天氣的影響也蠻劇烈。同時,你很難考察電池會對無人機動力造成什么樣的影響。比如一塊電池用了幾個月時間,它的續(xù)航時間逐步由20多分鐘降到10多分鐘。我們雖然知道續(xù)航時間,但是很難掌控它每次放電的情況。而在無人機執(zhí)行一些專門任務(wù)的時候,如果電池的放電情況跟之前不一樣,很可能會使得無人機的姿態(tài)快速發(fā)生變化,在狹小的空間就可能造成無人機的墜毀或報廢。
油動的動力系統(tǒng),用在機械設(shè)備已經(jīng)很多年,它的機械成熟度很高,配套的東西也非常多。但是它適用的機型比較有限,比如說在大型的固定翼、大型中型直升機,或一些涵道機,但如果要對目前應(yīng)用較多的多旋翼飛機移植油動系統(tǒng),就會比較麻煩。由于油動動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,單機的實現(xiàn)成本比較高,控制難度也比較高。油動系統(tǒng)有火花塞、油門驅(qū)動,開發(fā)時要對油、發(fā)動機都要建模,無人機在飛行中有可能產(chǎn)生晃動,還會產(chǎn)生火花,干擾頻率可能會與無人機的飛行產(chǎn)生共振。
油動系統(tǒng)相對電力系統(tǒng),在布置上難度也高很多。它不像電池,可以在飛機上想怎么放就怎么放,而且電池的重量不會發(fā)生變化。油箱往往無法放在無人機的重心上面,或者很難放置的離重心比較近。有時候要把它放得離重心比較遠(yuǎn),同時它比較重,作為設(shè)計人員無法忽視其存在。
在空中,油箱隨著油的消耗,重量也在不斷變化。現(xiàn)在的控制都是線性方式控制,都有一個飛行的envelope(包線),因此會導(dǎo)致在飛行控制中,當(dāng)油變化比較快或者變化量較大的時候,重心有可能發(fā)生調(diào)整,這時候重心和開始線性化控制的時候?qū)Ρ龋胶馕恢镁桶l(fā)生了變化,有可能給自動飛行帶來很嚴(yán)重的影響。