系留无人机可以实现高空基站的几个核心技术

来源:科技总览 时间:2017-11-13 分享至:
[宇辰导读]系留旋翼无人机已经面临着广泛应用的阶段,但从能够使用到实际使用得好还有一些距离。

一个基站的选择,需从性能、配套、兼容性及使用要求等各方面综合考虑,其中特别注意的是基站设备必须与移动交换中心相兼容或配套,这样才能取得较好的通信效果。

在长距离传输中保持稳定的高带宽,维持可靠性强的网络环境,目前最有效的方法就是将两个无线网络传播媒介相结合(例如光和毫米波),二者能补偿对方的缺点,并且不干涉彼此的信号。对比与那些采用一种信号当作基础主力,另一种信号作为后备支持的无线通讯系统,基于这种设置的网络,两种信号的功能需要处于完全相同的位置,以保证即便是在长距离传输中,能够提供光纤级别的网络传输速度、质量和可靠性。那么解决空中基站位移的问题,这里就需要系留无人机平台作为高空基站来实现。

系留无人机实现高空基站几个核心技术:

驱动电机的功重比。功重比是指电机输出功率与电机自身重量之比,单位是千瓦/千克。根据旋翼类航空器升力/功率比的经验数值,每千瓦功率大约产生5~10千克的升力,电机的功重比低于1千瓦/千克将比较难设计系统了。在此强调的是,电机功率指的是额定功率,而不是最大功率;电机重量包括电机和电调以及为其正常工作的冷却设备。系留无人机作为高空基站必须是长期持续工作的,不象多旋翼无人机可短期间歇工作,驱动电机是动力的核心部件,一定要工作在额定的功率范围内。

高压供电系统。系留无人机作为高空基站和多旋翼无人机最大的区别在于供电方式不同。从地面向空中的系留旋翼平台供电必须经过一定的输电距离,采用高压供电方式可减小输送电流,从而减少电源损耗,同时可减小传输导线的截面积,减轻电源电缆的重量。高压供电并不是电压越高越好,而要根据实际的系统要求综合考虑。一种方式是,输电电压可直接匹配高压电机,电压不需转换直接驱动电机,结构较为简单。但这种方式要进行高压电机的设计,受到电机电调大功率高压控制器件的限制,尤其在成本上难以接受。另一种方式,要在平台上设计降压用的开关电源,用多旋翼现有低压电机驱动;但开关电源同样存在功重比的要求和大功率高压控制器件的制约,也是要付出一定代价的。

系留复合光纤电缆。系缆除了传输动力电源之外,还设计有光纤以传输平台载电子设备的光电信号,因此系缆是一种动力/信号复合缆线。

平台载电子设备为减少升空设备的重量,普遍将天线、发射机之外的设备放在地面,而通过系缆光纤保障平台与地面设备之间电子信号的连接。这样可节省出平台升力,增加升空高度,提高升空增益。系缆自身也需要减少重量,目前可采用合金铝材料作为动力导线,比铜线要轻不少重量。

飞行控制功能。系留无人机平台主要是在定点周围悬停,不会有过多复杂的飞行动作。这看上去比多旋翼的飞控简单,其实并非如此。系留旋翼的飞控需要充分考虑系缆对其飞行的影响,尤其是在各种风场条件下,系缆随风产生的摆动会使平台失去控制。民用系留旋翼无人机至少要达到恒风6级阵风8级的要求,才能有实际使用意义。在6~8级的风场中,系缆并没有固定的运动规律可言,要靠飞控对旋翼平台控制的鲁棒性来调整,难度是很大的。

5、旋翼平台气动力设计。考虑到系统旋翼平台要在强风场中运行,平台的气动力设计就尤其显得重要。系统旋翼平台在风场中悬停,实际上相当于平台在沿来风方向做平面飞行。6~8级风速为10.8~20.7米/秒,相当于旋翼平台要有最高时速不小于75千米的能力。要达到这样的时速,固定翼的气动力设计较为合理。近期演化出一种垂直起降固定翼无人机,实际上是多旋翼+固定翼两套动力系统简单组合,从无人机本身效益讲并不经济,但能解决特定场合固定翼起降的问题。

垂直起降固定翼的气动力设计应用于系统旋翼具有较大的优势,系留旋翼由地面供电,能源比较充足;两套动力系统在强风场中各有用途,垂直动力系统保持平台悬停姿态;水平动力系统使平台逆风飞行;固定翼外形可为平台产生升力,减轻垂直动力系统的负担。系留旋翼无人机已经面临着广泛应用的阶段,但从能够使用到实际使用得好还有一些距离,有望业内同行共同努力创新。



更多无人机行业资讯,请关注宇辰网微信,扫描下方二维码免费阅读。

 

 

声明:宇辰网尊重行业规范,每篇文章都注明有明确的作者和来源;宇辰网的原创文章,请转载时务必注明文章作者和"来源:宇辰网",不尊重原创的行为将受到宇辰网的追责
如果您觉得文章不错,请分享

关注宇辰

每周十大热门文章

喜欢就买

推荐