扩展无人机运用的电源供应单元

介绍关于无人机用混合动力系统的开发

无人机运用面临的挑战

随着无人机的普及,无人航空器变得越来越常见,据说这将会对我们的生活产生重大变革。山葉发动机在这一领域的努力始于1980年代,当时他们开发了用于农业自动化和人员减少的工业用无人直升机,目前在药剂喷洒和专业观测等领域担负着重要角色。

近年,无人机在各种工作现场迅速展现了其活跃的作用,其中使用电池作为能源的方式普遍流行,因为电池方便携带且引入成本相对较低。电动机具有瞬间产生强大扭矩、优良的响应性和易于控制的动力特性,这也是其普及的原因之一。

然而,在实际运营中,经常需要在一天内更换电池进行飞行,充电环境和时间也必须考虑作为运营条件。换句话说,如果希望获得更长的续航距离和续航时间,就需要增加电池容量。

在这种情况下,电池的大小和重量也会增加,整体无人机也会变得更加沉重,这带来了另一个问题。对于只依赖电池和电动机进行飞行的无人机来说,能源来源的增加并不一定与续航距离、时间和有效载荷成正比,这是一个困境。

因此,"如何获取能源"成为关键。

不再使用电池作为电源,而是使用发动机

在未来,期望无人机在物流、基础设施检查、监视任务和灾害支援等方面发挥作用的社会实现,前提是需要有能够以“更长时间”、“更远距离”和“更强大”的方式飞行的无人机。要成为支持工作和生活的基础设施,还必须考虑一架无人机可以覆盖的区域以及在那里的飞行频率。

提高能源供应效率比现在要大幅度提高。

这就引出了发动机的优点。与电池相比,汽油和发动机的能量密度差异明显。如果将发动机仅用于飞行所需的“动力”而非“发电”,那么可以在燃烧效率最大化的区域内保持定常转速,从而可能出现比电池更“高效的电源”的可能性,这是能量密度差异和燃油经济性改进的乘法效应。

与充电相比,加油所需的时间更短,而且携带汽油罐可以在移动目的地进行供应,这也是发动机的优势。考虑到未来山区和人口稀少地区的无人机运营、长距离和重物运输需求预计将增加,将发动机用作电源的“串联混合动力”在技术上是一种自然的结论,其优势和潜力不可忽视。

提出混合动力无人机的原因

雅马哈发动机公司具备开发轻量紧凑、性能可靠的发动机的技术。通过多年从事工业用无人直升机业务,积累了在无人航空器运营方面的经验和知识,并已经建立了必不可少的维护体制和用户支持网络。

除了无人机外,公司还拥有在其他领域使用各种电动机进行产品开发和控制的技术。正因为了解用户在实际运营中面临的问题,因此公司有机会认识到新的需求。

公司在发动机和电动机领域都拥有丰富的技术和产品,因此我们提出将发动机用作"电源供应单元"而非"动力单元"的"Series Hybrid Electric Vehicle (SHEV)混合动力"飞行无人机的背后,有着对现实了解的优势、解决问题的创新思维和支持其实现的技术支持。

规格一览
发动机功率(电机功率) 20.6kw(17.1kw)
使用燃料 常规汽油
重量 约70kg
输入电压 300v
单次飞行时间 最长约4小时
最大载重(燃料+负载物) 最大约25kg

※ 本数据为开发阶段版本