Ո՞ր թռչող սարքն ունի ամենաերկար մարտկոցի կյանք

1. Անօդաչուների համառոտ ակնարկ, մարտկոցների նշանակությունը և սույն հոդվածի շրջանակները

Անօդաչուները արագ էվոլյուցիա են կրել՝ փոխարկվելով տնտեսության մի շարք ոլորտներում կիրառվող կարևորագույն գործիքների, ներառյալ լուսանկարչությունը, գյուղատնտեսությունը, հետազոտությունները, ենթակառուցվածքների ստուգումը, հանրային անվտանգությունը և տրանսպորտային ծառայությունները: Քանի որ անօդաչու սարքերը ավելի ու ավելի հզոր են դառնում, իսկ առաջադրանքների բարդությունը աճում է, այդքան ավելի են աճում նաև թռիչքի տևողության պահանջները: Անկախ նրանից՝ արդյոք անօդաչուն նախատեսված է արագ թռիչքի (FPV) մրցումների համար, թե՝ մի քանի ժամ տևող հետազոտությունների համար, նրա ընդհանուր կարողությունները հիմնարար կերպով սահմանափակվում են մեկ հիմնական բաղադրիչով՝ մարտկոցով:
Մարտկոցը որոշում է անօդաչուի թռիչքի տևողությունը, բեռի տարողությունը, շարժման սահմանափակումները և առաջադրանքի հաջող կատարման վստահելիությունը: Մարտկոցի ընտրությունը ազդում է ոչ միայն թռիչքի տևողության, այլ նաև շահագործման անվտանգության, շահագործման ծախսերի և սպասարկման պահանջների վրա:
Այս հոդվածը ներկայացնում է անօդաչու թռչող սարքերի մարտկոցների տեխնոլոգիայի համակարգային ակնարկ՝ բացատրելով անօդաչու թռչող սարքերի մարտկոցի սահմանումը, տարածված քիմիական համակարգերը, «երկարատև թռիչքի տևողություն» հասկացության իրական իմաստն անօդաչու թռչող սարքերի համատեքստում, մարտկոցների իրական կյանքի տևողությունը և թռիչքի տևողությունը ազդող հիմնական գործոնները: Այն նաև ներկայացնում է թռիչքի տևողությունը հաշվարկելու պարզ մեթոդներ և քննարկում է անօդաչու թռչող սարքերի կիրառությունները՝ ունենալով առավելագույն կայունության պահանջներ:

2. Ո՞րն է անօդաչու թռչող սարքի մարտկոցը:

2.1 Սահմանում և գործառույթ

Անօդաչու թռչող սարքի մարտկոցը վերալիցքավորվող էներգիայի պահեստավորման սարք է, որն օգտագործվում է անօդաչու թռչող սարքի բոլոր առանցքային էլեկտրոնային համակարգերը էներգամատակարարելու համար: Այդ համակարգերին սովորաբար վերաբերում են շարժիչ շարժակները, էլեկտրոնային արագության կառավարիչները (ESCs), թռիչքի կառավարիչները, նավիգացիոն մոդուլները, ինչպիսին է GPS-ն, կապի հաղորդակցությունները և առաքելության բեռները, ինչպիսիք են լուսանկարչական սարքերը, LiDAR սենսորները կամ համակարգային սարքավորումները:

Բացառությամբ սմարթֆոնների կամ նոթբուքների համար օգտագործվող մարտկոցների՝ անօդաչու սարքերի մարտկոցները պետք է միաժամանակ բավարարեն երկու խիստ պահանջների. առաջինը՝ ապահովել բավարար էներգիայի պահեստավորում՝ իմաստալից թռիչքային տևողություն ապահովելու համար. երկրորդը՝ կարողանալ անմիջապես և բազմիցս տրամադրել բարձր հոսանք, հատկապես թռիչքի սկզբում, բարձրանալիս, արագ արագանալիս և արտակարգ իրավիճակներում: Բարձր էներգատարության և բարձր հզորության այս երկակի պահանջը դարձնում է անօդաչու սարքերի մարտկոցների կոնստրուկցիան արհեստականորեն շատ բարդ:

2.2 Տարածված քիմիական համակարգեր (լիթիում-պոլիմեր, լիթիում-իոն) և կիրառման ոլորտներ

Լիթիում-պոլիմեր մարտկոցներ (Li-Po)
Լիթիում-պոլիմեր մարտկոցները օգտագործում են պոլիմերային կամ ժելեանման էլեկտրոլիտ՝ տեղադրված թեթև պատյանի մեջ: Այս կոնստրուկտիվ կառուցվածքը այն դարձնում է թեթև և բազմաձև, ինչը դարձնում է այն հատկապես գրավիչ անօդաչու սարքերի համար՝ որտեղ կշիռը և չափսերը խիստ սահմանափակված են:
Լիթիում-պոլիմերային մարտկոցները հայտնի են իրենց արագ արձակման բարձր աստիճանով, որը սովորաբար տատանվում է 25C-ից մինչև 100C, ինչը նշանակում է, որ դրանք կարող են արտադրել բարձր հոսանք՝ հաշվի առնելով իրենց տարողությունը: Այս հատկանիշը դրանք դարձնում է իդեալական այն թռչող սարքերի համար, որոնք պահանջում են ուժեղ ակնթարթային հզորություն և արագ ռեակցիա:
Սովորական կիրառությունների օրինակներ են. FPV մրցավազքային թռչող սարքերը, ազատ ոճի թռչող սարքերը և ծանր բեռ տեղափոխող բազմառոտորային հարթակները, որոնք պահանջում են բարձր ուժային արձակում:

Լիթիում-իոնային մարտկոցներ (Li-ion)
Լիթիում-իոնային մարտկոցները սովորաբար օգտագործում են գլանաձև կամ պրիզմային էլեկտրահանգույցներ՝ պինդ մետաղական կողպերով: Դրանց կառուցվածքը նախատեսված է ավելի բարձր էներգախտություն և ավելի երկար կյանք ապահովելու համար, իսկ ոչ թե չափազանց բարձր հոսանքի արտադրման համար:
Լիթիում-պոլիմերային մարտկոցների համեմատությամբ՝ լիթիում-իոնային մարտկոցները սովորաբար ավելի երկար թռիչքի տևողություն են ապահովում լիցքի վրա և ունեն ավելի լավ ցիկլային կյանք, սակայն նրանք ունեն ցածր առավելագույն արձակման աստիճան: Ուստի դրանք ամենայն հարմար են կիրառությունների համար, որտեղ հզորության սպառումը կայուն է, այլ ոչ թե ագրեսիվ շրջադարձերի դեպքում:
Լիթիում-իոնային մարտկոցները սովորաբար օգտագործվում են՝ երկար շառավղով FPV անօդաչու սարքերում, անշարժ թևերով անօդաչու սարքերում և այն անօդաչու հարթակներում, որտեղ անընդհատ աշխատանքը հիմնական պահանջ է:

3. Ո՞րն է «ամենաերկարատև» անօդաչու սարքի մարտկոցը:

3.1 «Ամենաերկարատև» արտահայտության երկու իմաստ
«Ամենաերկարատև անօդաչու սարքի մարտկոց» արտահայտությունն ունի երկու տարբեր մեկնաբանություն, և դրանց միջև տարբերություն անելը կարևոր է.

Մեկ թռիչքի տևողություն
Մեկ իմաստով՝ «ամենաերկարատև» արտահայտությունը նկարագրում է այն ժամանակը, որի ընթացքում անօդաչու սարքը կարող է մնալ օդում մեկ լիցքի վրա: Սա հիմնականում կախված է մարտկոցի ընդհանուր էներգիայի պահեստավորման հզորությունից և անօդաչու սարքի էներգաօգտագործման արդյունավետությունից: Բարձր էներգախտություն (վատ-ժամ կիլոգրամով Վտ/կգ) սովորաբար ավելի երկար թռիչքի տևողություն է ապահովում:
Այս տեսանկյունից՝ լիթիում-իոնային մարտկոցները և նոր բարձր էներգախտությամբ քիմիական մարտկոցները հաճախ ավելի լավ աշխատում են, քան բարձր լիցքաթափման լիթիում-պոլիմեր մարտկոցները:

を超えう Cycle Life
Մեկ այլ իմաստով՝ «ամենաերկարակյաց» արտահայտությունը վերաբերում է ինքնին մարտկոցի ընդհանուր կյանքին՝ չափված լիցքավորման-վերալիցքավորման ցիկլերով: Ավելի երկար ցիկլային կյանք ունեցող մարտկոցները կարող են ավելի շատ անգամ լիցքավորվել և օգտագործվել՝ նշանակալի տարողականության կորստից առաջ:
Լիթիում-իոնային մարտկոցներն ընդհանրապես ավելի երկար ցիկլային կյանք ունեն, քան լիթիում-պոլիմերային մարտկոցները, հատկապես չափավոր բեռի պայմաններում օգտագործելիս: 3.2 Տիպիկ բարձր տարողականության միջակայք (10,000–30,000 մԱ/ժ)

Կազմակերպությունների և արդյունաբերական օդային անապատները սովորաբար հիմնված են բարձր տարողականությամբ մարտկոցային հավաքների վրա՝ երկարաձգված թռիչքի տևողությունների համար: Տարածված տարողականության միջակայքերն են՝
Համակերպ մասնագիտական անապատներ՝ 10,000-12,000 միլիամպեր-ժամ (մԱ/ժ)
Հետազոտական և գյուղատնտեսական անապատներ՝ 16,000-22,000 միլիամպեր-ժամ (մԱ/ժ)
Խոշորամասշտաբ կամ երկարատև աշխատանքային հարթակներ՝ 28,000-30,000 միլիամպեր-ժամ (մԱ/ժ) կամ ավելի բարձր

Չնայած ավելի բարձր հզորությունը նշանակում է ավելի շատ պահեստավորված էներգիա, սա նաև մեծացնում է քաշը, ինչը կարող է նվազեցնել թռչող սարքի արդյունավետությունը: Ուստի հզորության և քաշի միջև օպտիմալ հավասարակշռություն գտնելը թռիչքի տևողությունն առավելագույնի հասցնելու համար կարևոր է:

3.3 Նորահայտ քիմիական համակարգեր (պինդ ֆազի նիկել-մանգան-կոբալտ մարտկոցներ և այլն)
Ավանդական լիթիում-պոլիմերային և լիթիում-իոնային մարտկոցների սահմանափակումները հաղթահարելու համար անընդհատ մշակվում են նոր մարտկոցների տեխնոլոգիաներ: Կիսապինդ և պինդ ֆազի լիթիումային մարտկոցները նպատակ ունեն բարելավել էներգատարությունը, ջերմային կայունությունը և անվտանգությունը:
Օրինակ՝ պինդ ֆազի նիկել-մանգան-կոբալտ (NMC) մարտկոցները հիմնականում հեղուկ էլեկտրոլիտը փոխարինելու համար օգտագործում են պինդ կամ կիսապինդ նյութեր: Այդ մարտկոցներն ունեն մեծ ներուժ երկար աշխատանքի և անվտանգության տեսանկյունից, հատկապես բարձր արժեքավոր արդյունաբերական թռչող սարքերի գործարկման համար, թեև ներկայումս դեռևս դիմադրում են ծախսերի և զանգվածային արտադրության մեջ դժվարությունների:

4. Իրականում որքա՞ն է տևում թռչող սարքի մարտկոցի աշխատանքը

4.1 Թռիչքի տևողության միջակայք (սպառողական, մասնագիտական, արդյունաբերական)

Թռիչքի տևողությունը կարող է զգալիորեն տարբերվել՝ կախված թռչող սարքի տիպից և դիզայնից.
Սպառողական թռչող սարքեր՝ սովորաբար թռիչքի տևողությունը 20-40 րոպե է
Մասնագիտական աերոլուսանկարչության և ձեռնարկությունների թռչող սարքեր՝ սովորաբար հասնում են 40-55 րոպեի
Արդյունաբերական թիթեռավոր թռչող սարքեր՝ կարող են թռչել 1-3 ժամ
Հիբրիդային ուղղահայաց վերացած և վայրէջք կատարող (VTOL) թռչող սարքեր և հատուկ երկարատև թռիչքի թռչող սարքեր՝ կարող են մնալ օդում մի քանի ժամ
Վերը նշված տվյալները հիմնված են իդեալական պայմանների և լիցքավորման բացարձակ առողջ վիճակի վրա: Իրական թռիչքի տևողությունը զգալիորեն կախված է արտաքին գործոններից, ինչպիսիք են քամին, ջերմաստիճանը և բեռը: 4.2 Լիցքավորման ցիկլերի համեմատություն լիթիում-պոլիմերային և լիթիում-իոնային մարտկոցների միջև
Մարտկոցի կյանքը սովորաբար չափվում է ցիկլերով, որտեղ մեկ ցիկլը նշանակում է լիարժեք լիցքի ավարտ, որին հաջորդում է լիարժեք լիցքավորում.
Լիթիում-պոլիմերային մարտկոցներ՝ սովորաբար ունեն 150-300 ցիկլ կյանքի տևողություն. հաճախադեպ բարձր հոսանքով լիցքաթափումը արագացնում է մաշվածությունը:
Լիթիում-իոնային մարտկոցներ. Միջին բեռի դեպքում սպասվող ընդհանուր ցիկլերի քանակը սովորաբար 300-600 է կամ ավելի շատ:
Երկու մարտկոցային տեխնոլոգիաների ցիկլային կյանքը կկրճատվի ակտիվ թռիչքի, խորը արտանետման և բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում:

4.3 Մարտկոցի կառավարման լավագույն պրակտիկաներ
Մարտկոցի կյանքի և արդյունավետության առավելագույնի հասցնելու համար օգտագործողները պետք է հետևեն հետևյալ լավագույն պրակտիկաներին.
● Խուսափել առաջարկված լարման սահմանափակումից բարձր լիցքավորելուց:
● Կանխել անվտանգ շեմից ցածր լիցքի վիճակում արտանետումը:
● Ոչ երկար ժամանակ օգտագործվող մարտկոցը պահել մասնակիորեն լիցքավորված վիճակում:
● Լիցքավորելուց առաջ մարտկոցը թույլատրել սենյակային ջերմաստիճանին հասնել:
● Բազմաբջիջ մարտկոցային հավաքների հավասարակշռված լիցքավորման համար օգտագործել հատուկ լիցքավորիչ:
● Պարանոցի ճիշտ կառավարումը ոչ միայն երկարաձգում է դրա կյանքի տևողությունը, այլ նաև ավելացնում է անվտանգությունը:

5. Ազդող գործոններ թռչող սարքի թռիչքի տևողության վրա

5.1 Բատարեայի տարողություն
Բատարեայի տարողությունը որոշում է թռիչքի համար հասանելի ընդհանուր էներգիան, սակայն տարողությունը մեծացնելը նաև մեծացնում է զանգվածը, ինչը կարող է նվազեցնել արդյունավետությունը: Երկուսի միջև օպտիմալ հավասարակշռություն գտնելը թռիչքի տևողությունն առավելագույնի հասցնելու հիմնական պայմանն է:

5.2 Մեքենայի/Բեռի զանգված
Ավելի ծանր մեքենաները և բեռերը պահանջում են ավելի մեծ ուժ, ինչը մեծացնում է էներգասպառումը: Թեթև նյութերի կիրառումը, շարժիչի արդյունավետ ընտրությունը և աերոդինամիկ կոնստրուկցիայի օպտիմալացումը բոլորն էլ նպաստում են թռիչքի տևողության երկարաձգմանը:

5.3 Շրջակա միջավայրի պայմաններ
Քամին, օդի խտությունը, բարձրությունը և ջերմաստիճանը շրջակա միջավայրի այն գործոններն են, որոնք անմիջապես ազդում են էներգակարիքի վրա: Ցածր ջերմաստիճանները նվազեցնում են բատարեայի կարողությունները, իսկ բարձր ջերմաստիճանները արագացնում են դրա մաշվածությունը:

5.4 Թռիչքի ոճ (արագություն, մանևրներ)
Ռեզվորենական թռիչքի ոճերը, ինչպիսիք են արագ արագացումը, սուր շրջադարձերը և հաճախադեպ բարձրացումներն ու իջեցումները, ավելի շատ էներգիա են ծախսում, քան հարթ, հաստատուն արագությամբ թռիչքը: Թռիչքի ճանապարհների օպտիմալացումը և չափավոր արագությունների պահպանումը կարող է արդյունավետ բարելավել թռիչքի տևողությունը:

5.5 Բատարեայի առողջություն և շարժիչային համակարգի արդյունավետություն
Ժամանակի ընթացքում բատարեաների ներքին դիմադրությունը մեծանում է, իսկ հասանելի տարողությունը նվազում է: Շարժիչի արդյունավետությունը, էլեկտրոնային արագության կառավարիչի (ESC) որակը և պտուտակի կառուցվածքը նույնպես կտրուկ ազդում են ընդհանուր էներգաարդյունավետության վրա:

6. Ինչպե՞ս հաշվարկել անօդաչու թռչող սարքի թռիչքի տևողությունը

6.1 Տարողություն - Կարգավոր հաշվարկման բանաձև (T = C / I)
Թռիչքի տևողությունը գնահատելու համար պարզ բանաձև է.
Թռիչքի տևողություն (ժամերով) = Բատարեայի տարողություն (ամպեր-ժամ, Ah) ÷ Միջին հոսանքի սպառում (ամպեր, A)
Օրինակ՝ անօդաչու թռչող սարքը օգտագործում է 20 ամպեր-ժամ (Ah) տարողությամբ բատարեա և ունի 25 ամպեր (A) միջին հոսանքի սպառում: Նախատեսվող թռիչքի տևողությունը 0,8 ժամ է (մոտ 48 րոպե):

6.2 Իրական շրջակա միջավայրի փոփոխականներ
Վերը նշված հաշվարկը միայն մոտավորություն է։ Իրական թռիչքի տևողությունը կախված է հոսանքի փոփոխություններից, լիցքի անկման մակարդակից, շրջակա միջավայրի պայմաններից և մարտկոցի մաշվածությունից ու սովորաբար 10-20% ցածր է, քան տեսական գնահատականը:

7. Ո՞ր թռչող սարքերն են ամենաերկար թռիչքի տևողություն պահանջում

7.1 Հատակագծում և քարտեզագրում
Մեծ տարածքների հատակագծման աշխատանքները շատ են օգտվում երկար թռիչքից՝ նվազեցնելով վերացնելու և վայրէջք կատարելու քանակը և բարելավելով տվյալների անընդհատությունը:

7.2 Գյուղատնտեսություն
Ճշգրիտ գյուղատնտեսության մեջ ավելի երկար թռիչքի տևողությունը թույլ է տալիս թռչող սարքերին ավելի արդյունավետ ծածկել մեծ տարածքներ՝ կենսազանգվածի հսկողություն, ցանցառում և վերլուծություն իրականացնելու համար:

7.3 Փնտրողական և փրկարարական աշխատանքներ
Երկար թռիչքի տևողությունը կարևոր է փնտրողական և փրկարարական առաջադրանքների համար՝ թռիչքի տևողությունն ու ծածկույթը ուղղակիորեն ազդում են փրկարարական աշխատանքների արդյունավետության վրա:

7.4 Շրջակա միջավայրի հսկողություն
Կենդանիների հետևում, աղտոտվածության հայտնաբերում և էկոլոգիական հետազոտությունների նման առաջադրանքները հաճախ պահանջում են շարունակական թռիչքի մի քանի ժամ տևողություն:

7.5 Ենթակառուցվածքների զննում
Երկար տևողությամբ թռիչքներ կատարող ան pilոտ օդանավերի միջոցով էլեկտրական գծերի, խողովակաշարերի և տրանսպորտային ենթակառուցվածքների զննումը զգալիորեն բարելավում է արդյունավետությունը:

7.6 Տրանսպորտային ծառայություն/Առաքում
Առաքման անօդաչու թռչող սարքերի համար ավելի երկար թռիչքային տևողությունը նշանակում է ավելի մեծ առաքման շառավիղ, ավելի մեծ փոխադրվող բեռի հնարավորություն և ավելի քիչ մարտկոցի փոխարինում, ինչը բոլորով բարելավվում է շահագործման արդյունավետությունը:

Արդյունք

Մարտկոցի տեխնոլոգիան կարևոր դեր է խաղում ժամանակակից անօդաչու թռչող սարքերի աշխատանքի արդյունավետության և գործնական կիրառման հարցում: Տարբեր մարտկոցների քիմիական բաղադրությունների տարբերությունները, թռիչքի տևողությունը ազդող գործոնները և «ամենաերկար թռիչքային տևողություն» հասկացության իրական իմաստը հասկանալը օգնում է անօդաչու թռչող սարքերի նախագծողներին և օգտագործողներին ավելի լավ որոշումներ կայացնել:
Չնայած լիթիում-պոլիմերային մարտկոցները մնում են բարձր հզորության կիրառությունների հիմնական ընտրությունը, լիթիում-իոնային մարտկոցներն ու նորահայտ պինդ-մարմնի մարտկոցային տեխնոլոգիաները անընդհատ սահմանափակում են տևողության սահմանները: Մարտկոցների տեխնոլոգիաների զարգացմանը զուգահեռ՝ ավտոմատները կկարողանան ավելի երկար, ավելի անվտանգ և ավելի արդյունավետ կատարել առաջադրանքներ ավելի լայն շրջանակներում:

Նկարագրություն: Ամենաերկար մարտկոցի կյանքը հատուկ է թևավոր և հիբրիդային VTOL ավտոմատներին՝ ոչ թե բազմառոտորայիններին: Արդյունաբերական հարթակները, ինչպիսիք են երկար տևողությամբ թռիչք ունեցող թևավոր անօդաչու ապարատները, կարող են թռչել մի քանի ժամ, իսկ ռեկորդային դասի հիբրիդային ավտոմատները հասնում են մինչև 10 ժամ: Սպառողական ավտոմատները, որպես կանոն, սահմանափակված են մեկ մարտկոցով մեկ ժամից պակաս թռիչքով: