Որքան երկար կարող է աշխատել դրոնի մարտկոցը

1. Կատարել Ներկայացում

Դրոնի թռիչքային տևողությունը նրա գործնական արժեքի ամենակարևոր ցուցանիշներից մեկն է: Արդյոք ԱՄԼ-ը օգտագործվում է կինեմատոգրաֆիական նկարահանումների, գյուղատնտեսական մոնիտորինգի, ենթակառուցվածքների զննումների կամ արտակարգ իրավիճակների դեպքում արձագանքի համար՝ նրա օդում մնալու կարողությունը որոշում է, թե ինչպես է այն կարողանում արդյունավետ կատարել իր առաջադրանքը: Չնայած շարժասարքերի և բորդային ինտելեկտի ոլորտում արագ առաջընթացին, մեծամասնության էլեկտրական դրոնների համար հիմնական սահմանափակումը մնում է մարտկոցների հնարավորությունների սահմանափակվածությունը: Հետևաբար, մարտկոցի աշխատաժամանակի երկարացումը չի կարելի դիտարկել որպես մեկ կետի բարելավում, այլ որպես համակարգային մակարդակի օպտիմիզացիայի խնդիր, որը ներառում է քիմիական կազմը, աերոդինամիկան, էլեկտրոնիկան և շահագործման ռազմավարությունը: Այս հոդվածը մանրամասն վերակառուցված և տեխնիկապես հարուստացված քննարկում է դրոնների մարտկոցների աշխատաժամանակի իմաստալից երկարացման մեթոդները:

2. Մարտկոցի քիմիական կազմը և էներգիայի պահեստավորման բարելավումները

Երկար թռիչքի ժամանակի հիմքը գտնվում է ինքնին էներգիայի աղբյուրում: Չնայած լիթիում-պոլիմերային և լիթիում-իոնային մարտկոցները տիրապետում են ԱՄՇ շուկային, դրանց արդյունավետությունը կարող է զգալիորեն ազդվել նյութի բաղադրությունից և ներքին կառուցվածքից: Ժամանակակից լիթիում-իոնային տարատեսակները, ինչպես օրինակ NMC-ն ու NCA-ն, ավելի բարձր զանգվածային էներգիայի խտություն են ցուցադրում և լավացված ջերմային վարք ունեն նախորդ LiPo մարտկոցների համեմատ: Այս քիմիական բաղադրությունները թույլ են տալիս անօդային սարքերին ավելի շատ էներգիա պահել՝ չավելացնելով քաշը, ինչը ուղղակիորեն թարգմանվում է ավելի երկար առաջադրանքների:
Նոր սերնդի տեխնոլոգիաները հայտնվում են սովորական լիթիումային համակարգերից դուրս։ Օրինակ՝ պինդ մարտկոցները բռնկվող հեղուկ էլեկտրոլիտների փոխարեն օգտագործում են պինդ հաղորդիչներ, ինչը հնարավորություն է տալիս մեծացնել էներգիայի խտությունը և նվազեցնել ջերմային վթարման ռիսկերը։ Լիթիում-ծծումբ մարտկոցները, թեև դեռևս սահմանափակված են ցիկլերի քանակով, առաջարկում են մի քանի անգամ ավելի մեծ էներգիայի խտություն, քան ներկայիս լիթիում-իոնային մարտկոցները։ Ջրածնի վառելիքային տարրերը և լիթիում-օդի հասկացությունները նույնպես երկարաժամկետ հնարավորություններ են ներկայացնում ուլտրաերկար շահագործման ժամանակահատված ունեցող ԱՄԾ-ների համար։ Չնայած այս տեխնոլոգիաները դեռևս չեն դարձել հիմնական հոսքի մաս, դրանք ցույց են տալիս ԱՄԾ-ների էներգամատակարարման համակարգերի զարգացման ուղղությունը։

3. Կառուցվածքային օպտիմիզացիա և քաշի նվազեցում

Զանգվածի նվազեցումը մնում է թռիչքի տևողությունը երկարաձգելու ամենաարդյունավետ եղանակներից մեկը, քանի որ բարձրացման համար անհրաժեշտ հզորությունը համեմատական է քաշին: Նյութերի գիտության մեջ ձեռք բերված ձեռքբերումները հնարավորություն են տվել ստեղծելու ավելի թեթև և միաժամանակ ավելի ամուր դրոնների շրջանակներ: Այժմ լայնորեն օգտագործվում են ածխածնային մանրաթելային կոմպոզիտներ, բարձր ամրության պոլիմերներ և մագնեզիումի համաձուլվածքներ՝ կառուցվածքային զանգվածը նվազեցնելու համար՝ առանց ճկունության վրա ազդելու:
Քաշի նվազեցումը սահմանափակվում չէ շրջանակով: Էլեկտրոնային բաղադրիչների մինիատյուրացումը՝ թռիչքի կառավարիչները, GPS մոդուլները, տեսախցիկները և կապի համակարգերը՝ նույնպես նպաստում է թռիչքի տևողության բարելավմանը: Մի քանի ֆունկցիաների ինտեգրումը մեկ մայր պլատայի վրա նվազեցնում է միացման բարդությունը և ընդհանուր զանգվածը: Աերոդինամիկ բարելավումը հետագայում բարձրացնում է արդյունավետությունը: Հոսանքային թևերը, հարթ մակերևույթները և օպտիմալ մարմնի ձևերը նվազեցնում են դիմադրությունը, ինչը թույլ է տալիս դրոնին պահպանել բարձրությունը փոքր հզորությամբ:

4. Շարժիչային համակարգի արդյունավետություն

Շարժման համակարգը բազմառոտոր դրոնում էներգիայի ամենամեծ սպառողն է, այնպես որ նույնիսկ փոքր բարելավումները կարող են զգալիորեն երկարացնել թռիչքի տևողությունը: Շարժիչների ընտրությունը կարևոր դեր է խաղում: Ցածր ներքին դիմադրությամբ, բարձրորակ մագնիսներով և համապատասխան KV ցուցանիշներով շարժիչները ավելի արդյունավետ են աշխատում բեռնվածության տակ: Ավելի ծանր դրոնների համար ավելի մեծ շարժիչները, որոնք աշխատում են ցածր պտտման արագությամբ, հաճախ ապահովում են լավ մխոց-ուժի հարաբերակցություն:
Պտտիչների դիզայնը նույնպես հավասարապես կարևոր է: Մեծ տրամագծով պտտիչները, որոնք պտտվում են ավելի դանդաղ, սովորաբար ապահովում են ավելի արդյունավետ բարձրացման ուժ: Թեքվածության անկյունը, թեքվածության անկյունը և նյութի կոշտությունը բոլորը ազդում են աերոդինամիկ ցուցանիշների վրա: Օրինակ՝ ածխածնի մանրաթելերից պատրաստված պտտիչները լավ են պահում իրենց ձևը բեռնվածության տակ՝ համեմատած պլաստմասսայից պատրաստվածների հետ, ինչը նվազեցնում է ճկվելու պատճառով առաջացած էներգիայի կորուստը: Էլեկտրոնային արագության կարգավորիչները (ESC) նույնպես նպաստում են արդյունավետությանը: Ժամանակակից ESC-ները, որոնք օգտագործում են դաշտի ուղղված կառավարում (FOC), ապահովում են ավելի հարթ շարժիչների աշխատանք և նվազեցնում են էլեկտրական աղմուկը, ինչը բարելավում է ընդհանուր էներգիայի օգտագործումը:

5. Ինտելեկտուալ էներգիայի կառավարում և թռիչքի կառավարում

Ծրագրային ապահովման օպտիմալացումը հաճախ անտեսվող, սակայն շատ մեծ ազդեցություն ունեցող մեթոդ է բատարեակի կյանքի տևողությունը երկարաձգելու համար: Առաջադեմ թռիչքի կառավարիչները, որոնք սարքավորված են հարմարվող ալգորիթմներով, կարող են հարմարեցնել շարժիչների ելքը՝ հիմնվելով իրական ժամանակում գործող պայմանների վրա, ինչը նվազեցնում է ավելորդ էներգիայի սպառումը: Նախատեսված կառավարման համակարգերը կարող են կանխատեսել քամու խանգարումները և հարմարվել դրանց՝ առանց սուր ճշգրտումների կատարելու:
Թռիչքի երթուղու պլանավորումը նույնպես ազդում է էներգիայի սպառման վրա: Արդյունավետ առաջադրանքի նախագծումը խուսափում է սուր թեքումներից, հանկարծակի բարձրության փոփոխություններից և կրկնակի ծածկույթից: Քարտեզագրման առաջադրանքների դեպքում համակարգի համատեղվածության օպտիմիզացիան և թռիչքի արագության ճշգրտումը կարող են կտրուկ նվազեցնել էներգիայի սպառումը: Մնալը օդում (hovering), որը բնորոշվում է որպես բազմառոտորային անօդային սարքերի համար սկզբունքային առումով էներգատար գործողություն, կարող է դառնալ ավելի արդյունավետ՝ բարելավված կայունացման ալգորիթմների միջոցով, որոնք նվազեցնում են միկրո-տատանումները:

6. Շրջակա միջավայրի և շահագործման հաշվի առնելիք գործոններ

Նույնիսկ ամենազարգացած սարքավորումները կարող են վատ աշխատել՝ կախված օգտագործման ճիշտ չլինելուց: Շրջակա միջավայրի պայմանները կարևոր ազդեցություն են ունենում բատարեակների աշխատանքային ժամանակի վրա: Ցածր ջերմաստիճանները замեդլում են լիթիումային բատարեակների ներսում քիմիական ռեակցիաները՝ նվազեցնելով հասանելի հզորությունը: Ուժեղ քամին ստիպում է դրոնը ավելի շատ էներգիա ծախսել դիրքը պահպանելու համար: Հետևաբար՝ մեղմ եղանակային պայմաններում թռիչքը ապահովում է առավելագույն թռիչքային ժամանակ:
Բատարեակների պատրաստումը նույնպես կարևոր գործոն է: Բատարեակները նախնական տաքացնել օպտիմալ ջերմաստիճանային շրջանակում բարելավում է դրանց լիցքաթափման արդյունավետությունը: Արագ թրոթլի օգտագործումից խուսափելը, հարթ արագացումը պահպանելը և անհրաժեշտությունից ավելի շարժումները նվազեցնելը բոլորը նպաստում են թռիչքի ավելի երկար տևողությանը: Ներբեռնավորման կառավարումը նույնպես հավասարապես կարևոր է: Չանհրաժեշտ աքսեսուարների հեռացումը, թեթև տեսախցիկների օգտագործումը և քաշի բաշխման հավասարակշռությունը նվազեցնում են կայուն թռիչքի համար անհրաժեշտ հզորությունը:
Ճիշտ մարտկոցների սպասարկումը բարելավում է ինչպես անմիջական աշխատանքային ցուցանիշները, այնպես էլ երկարաժամկետ առողջությունը: Մարտկոցները պահել մասնակի լիցքավորման վիճակում, խուսափել խորը դիսչարժներից և պարբերաբար ստուգել ներքին դիմադրությունը օգնում են պահպանել մարտկոցի տարողությունը ժամանակի ընթացքում:

7. Երկարատև առաջադրանքների համար այլընտրանքային էներգամատակարարման համակարգեր

Այն կիրառությունների համար, որոնք պահանջում են զգալիորեն ավելի երկար աշխատանքային տևողություն, քան ավանդական մարտկոցները կարող են ապահովել, հիբրիդային և այլընտրանքային էներգամատակարարման համակարգերը առաջարկում են հուսալի լուծումներ: Գազ-էլեկտրական հիբրիդային անօդաչուները օգտագործում են փոքր այրման շարժիչներ՝ թռիչքի ընթացքում էլեկտրականություն արտադրելու համար, ինչը թույլ է տալիս բազմառոտորային հարթակներին մեկ թռիչքում մնալ երկար ժամանակ: Ջրածնի վառելիքային տարրերով աշխատող անօդաչուները, որոնք արդեն օգտագործվում են մասնագիտացված արդյունաբերական գործառնություններում, ապահովում են երկար թռիչքային ժամանակ՝ նվազագույն արտանետումներով:
Արեւային էներգիայով օգնվող անօդային սարքերը ներկայացնում են մեկ այլ ճանապարհ։ Լիցքավորվող թեթև արեւային վահանակներով սարքավորված ֆիքսված թևերով անօդային սարքերը կարող են էներգիա հավաքել թռիչքի ընթացքում, ինչը զգալիորեն երկարացնում է առաջադրանքի տևողությունը։ Որոշ փորձարարական հարթակներ ցուցադրել են բազմօրյա աշխատանքային ժամանակ՝ միավորելով արեւային էներգիան բարձր էֆեկտիվությամբ մետաղական լիցքավորվող մարտկոցների հետ։

8. Կիրառման հատուկ ռազմավարություններ

Տարբեր անօդային սարքերի կիրառումներ տարբեր տևողության մեծացման ռազմավարություններից են օգտվում։ Հետազոտական և քարտեզագրական անօդային սարքերը առավելապես շահում են օպտիմալացված թռիչքային երթուղիներից և թեթև նկարահանման համակարգերից։ Փոխադրման անօդային սարքերը պահանջում են հուսալի բեռնավարման կառավարում և կարող են շահել հիբրիդային շարժանավային համակարգերից։ Ստուգման անօդային սարքերը, որոնք հաճախ երկար ժամանակ մնում են կայուն դիրքում, շահում են մեծ չափի պտտիչներից, ցածր KV-ով շարժիչներից և առաջադեմ կայունացման ալգորիթմներից, որոնք նվազեցնում են էներգիայի սպառումը կայուն թռիչքի ընթացքում։

9. Ապագայի ուղղություններ

Երկար թռիչքի տևողություն ապահովող դրոնների մեջ օգտագործվող մարտկոցների ստեղծման ձգտումը խթանում է բազմաթիվ ոլորտներում նորարարությունների աճը: ԱՐ-ի միջոցով իրականացվող էներգիայի օպտիմալացումը, առաջադեմ կոմպոզիտային նյութերը և նոր մարտկոցային քիմիական բաղադրությունները շարունակելու են վերաձևափոխել ԱՄԼ-ների (անմարդավար օդային մեքենաների) հնարավորությունները: Հետևաբար, պինդ մարտկոցների և լիթիում-ծծումբային մարտկոցների հասունացման հետ մեկտեղ թռիչքի տևողությունը կավելանա նշանակալիորեն: Վառելիքի մարտկոցների տեխնոլոգիան, ամենայն հավանականությամբ, կտարածվի առևտրային տրանսպորտային տրամադրումների և երկար հեռավորության վերահսկման ոլորտներում: Աերոդինամիկայի, թեթև կառուցվածքների և բազմաթիվ դրոնների համակարգավորված կառավարման ալգորիթմների բարելավումները կավելացնեն նաև շահագործման արդյունավետությունը:

10. Եզրակացություն

Ավիադրոնների մարտկոցների աշխատաժամանակի մեծացումը պահանջում է համատեղված մոտեցում, որը ընդգրկում է էներգիայի պահեստավորումը, կառուցվածքային ճարտարագիտությունը, շարժիչային համակարգի նախագծումը, ինտելեկտուալ կառավարումը և շահագործման կանոնավորությունը: Որևէ մեկ բարելավում ինքնին բավարար չէ. իսկական ձեռքբերումները հասանելի են մի քանի ռազմավարությունների ինտեգրման միջոցով: Քանի որ տեխնոլոգիական ձեռքբերումները շարունակում են արագանալ, ավիադրոնները կստանան ավելի երկար թռիչքային ժամանակ, ինչը կթույլատրի իրականացնել ավելի բարդ առաջադրանքներ և ընդլայնել իրենց դերը բոլոր ոլորտներում: Անօդային մեքենաների (UAV) աշխատաժամանակի ապագան կախված է առաջադեմ նյութերի, ավելի իմաստուն ալգորիթմների և նորարարական էներգամատակարարման համակարգերի համատեղման վրա, որոնք միասին կտանեն ավիացիոն ռոբոտատեխնիկայի հնարավորությունների սահմանները հեռացնելուն: