Systemy napędowe i zasilające dronów

Systemy napędowe dla pojazdów bezzałogowych, bezzałogowych statków powietrznych i dronów

Systemy napędowe dla bezzałogowych statków powietrznych (UAV) i innych systemów bezzałogowych, takich jak bezzałogowe pojazdy naziemne (UGV), AUV (autonomiczne pojazdy podwodne) i USV (bezzałogowe pojazdy powierzchniowe), zazwyczaj opierają się na źródle paliwa lub akumulatorze elektrycznym. W przypadku bezzałogowych pojazdów powietrznych i wodnych źródło zasilania napędza jedno lub więcej śmigieł lub wentylatorów kanałowych, które zapewniają ciąg niezbędny do poruszania się do przodu lub zawisu. Pojazdy naziemne będą napędzane tradycyjnymi silnikami, układami elektrycznymi lub hybrydą tych dwóch rozwiązań.

Silniki elektryczne do bezzałogowych statków powietrznych

Bateryjne elektryczne układy napędowe wykorzystują silnik do napędzania śmigieł, wentylatorów lub kół. Silniki dronów można znaleźć w dronach wielowirnikowych, bezzałogowych statkach powietrznych o stałym skrzydle, które opierają się na locie do przodu, a także w bezzałogowych pojazdach naziemnych, podwodnych i powierzchniowych. Silniki elektryczne do bezzałogowych statków powietrznych i innych pojazdów bezzałogowych mogą być szczotkowe, które są prostsze, ale głośniejsze i bardziej podatne na zużycie, lub bezszczotkowe, które są bardziej wydajne, ale często droższe.

Elektryczne jednostki napędowe (EPU) eVector firmy CR Flight

Elektryczne układy napędowe są niezbędne w wielowirnikowych bezzałogowych statkach powietrznych ze względu na konieczność bardziej precyzyjnego sterowania i krótszego czasu reakcji w celu dostosowania różnicowego sterowania ciągiem wymaganego do zawisu. Są one bardziej odpowiednie dla mniejszych statków powietrznych ze względu na względną nieporęczność i dodatkową masę silników oraz paliwa płynnego, a także są bardziej niezawodne.

W elektrycznych systemach napędowych bezzałogowych statków powietrznych wektorowanie ciągu umożliwia kierunkową kontrolę ciągu poprzez mechaniczną regulację orientacji silnika lub wylotu. Wektorowanie ciągu poprawia manewrowość i stabilność zarówno w platformach wielowirnikowych, jak i stałopłatowych, zwłaszcza podczas pionowego startu i lądowania lub operacji wymagających dużej zwrotności.

Wadą elektrycznych układów napędowych jest to, że akumulatory mają niższy stosunek energii do masy niż paliwo, a zatem zapewniają znacznie krótszy czas lotu. Ładowanie akumulatorów również zajmuje czas, więc przygotowanie do kolejnych misji będzie trwać dłużej niż zwykłe napełnienie zbiornika paliwa, jeśli nie jest dostępnych wiele akumulatorów.

Silniki bezzałogowych statków powietrznych

2-cylindrowy silnik gazowy SkyPower do bezzałogowych statków powietrznych

Silniki do bezzałogowych statków powietrznych mogą być silnikami spalinowymi z tłokami, silnikami rotacyjnymi lub silnikami turbinowymi. Silniki do bezzałogowych statków powietrznych często zawierają zaawansowane układy wtrysku paliwa i układy zarządzania silnikiem, które zapewniają większą wydajność.

Silniki rotacyjne do bezzałogowych statków powietrznych, w tym silniki typu Wankla, wykorzystują wirnik umieszczony w obudowie do przeprowadzania cyklu spalania. Wytwarzają one mniej wibracji niż silniki tłokowe i charakteryzują się korzystnym stosunkiem mocy do masy, ale mogą być mniej ekonomiczne i wymagać większej konserwacji. Silniki turbinowe są bardziej niezawodne i zapewniają większy stosunek mocy do masy niż silniki tłokowe i rotacyjne, ale są droższe w produkcji i obecnie nadają się tylko do większych bezzałogowych statków powietrznych.

Hybrydowy układ napędowy bezzałogowego statku powietrznego Northwest

Hybrydowe silniki do bezzałogowych statków powietrznych

Opracowano hybrydowe drony gazowo-elektryczne, które wykorzystują zarówno silnik spalinowy, jak i akumulatory. Obciążenie energetyczne jest rozdzielane między te dwa systemy, co oznacza, że można zastosować mniejszy, bardziej wydajny silnik.

Te hybrydowe systemy zapewniają dłuższy czas lotu w porównaniu z dronami o podobnych rozmiarach, zasilanymi wyłącznie akumulatorami lub paliwem, umożliwiając tym samym takie zastosowania, jak autonomiczna dostawa paczek oraz ulepszone misje nadzoru i inspekcji.

Inne metody napędu bezzałogowych statków powietrznych i dronów:

Wodorowe ogniwa paliwowe dla dronów i bezzałogowych statków powietrznych

Moduły ogniw paliwowych firmy Intelligent Energy

Technologie napędu wodorowego są również rozwijane dla bezzałogowych statków powietrznych (UAV) i pojazdów naziemnych (UGV). Ogniwa paliwowe wykorzystują wodór do wytwarzania prądu elektrycznego, który może być wykorzystywany do zasilania silnika. Wodór ma wyższą gęstość energii niż obecna technologia akumulatorowa i jako emisję wytwarza wyłącznie wodę. Jednak technologia ta jest obecnie bardzo kosztowna, a wodór może być trudny do przechowywania i transportu.