Ең ұзақ жұмыс істейтін дрон батареясы қандай?

Ұзақ ұшуға арналған дрон батареялары: Тиімді ұшу үшін негізгі қуатты ашу

Ұшу уақыты дронның өнімділігінің ең маңызды көрсеткіштерінің бірі болып табылады – аэрофотосуретке түсіру, түсіру, ауыл шаруашылығы, тексеру, логистика немесе серуен ұшу үшін. Ұзақ жұмыс істейтін дрон батареясы дронның ауада ұзақ уақыт болуына ғана емес, сонымен қатар тапсырманың тиімділігін арттыруға, қайтарым санын азайтуға, қауіпсіздікті арттыруға және дронға күрделі тапсырмаларды орындауға мүмкіндік береді. Кәсіби пилоттар үшін батареяның ұзақ жұмыс істеуі жоғарырақ операциялық тиімділікті, тұрақтырақ деректерді жинауды және сенімді ұшу өнімділігін білдіреді. Батарея технологиясының үздіксіз дамуымен қай дрон батареясының ең ұзақ қуаты бар екенін түсіну ерекше маңызды болып табылады.

I. Дрон батареялары: Ұшу қуатының негізгі тірегі

Дрон аккумуляторы дронның қозғалтқыштарын, ұшу басқару жүйесін, сенсорларын және борттық электрондық жабдықтардың барлығын қамтамасыз ететін қайта зарядталатын энергия жүйесі болып табылады. Ол тұрақты ұшу үшін жоғары энергия тығыздығына, тұрақты кернеу шығысына және қауіпсіз разрядталу мүмкіндігіне ие болуы керек. Қазіргі уақытта көбінесе дрондарға литий негізіндегі аккумуляторлар қолданылады, негізінен үш түрі бар: Литий-полимерлі аккумуляторлар (LiPo) жоғары разрядталу жылдамдығына (C-рейтинг), жеңіл салмаққа және мықты қуат қамтамасыз ету мүмкіндігіне ие, сондықтан жарыс дрондары, FPV жүйелері және жоғары өнімді көп роторлы дрондар үшін негізгі таңдау болып табылады; Литий-ионды аккумуляторлар (Li-ion) энергия тығыздығы жоғарырақ және ұзақ мерзімді ұшу үшін, тұрақты қанатты дрондар мен ұзақ қашықтықтағы міндеттер үшін қолайлы; Литий темір фосфатты аккумуляторлар (LiFePO4) тұрақтырақ, қауіпсізірек және цикл өмірі ұзынырақ, бірақ олардың энергия тығыздығы төменірек, негізінен өнеркәсіптік немесе арнайы дрондарда қолданылады.

Аккумулятор бірнеше "ячейкалардан" тұрады. Жеке литий-иондық ячейканың номинал кернеуі 3,6–3,7 В, ал литий-полимерлік ячейка үшін бұл көрсеткіш 3,7 В құрайды. Дрондардың аккумуляторлары әдетте 3S, 4S, 6S немесе 12S сияқты тізбектей (S) немесе параллель (P) қосылу комбинациялары арқылы қуат талаптарын қанағаттандыру үшін жинастырылады. Жоғары сапалы дрон аккумуляторы кернеудің тұрақтылығы, разрядтық сыйымдылық, салмақтың сыйымдылыққа қатынасы, жылулық тұрақтылық және циклдық қызмет ету мерзімі жағынан тепе-теңдікке ие болуы тиіс. Бұл факторлар жиынтығы дронның ұшу ұзақтығын және оның ұшу өнімділігінің тұрақты болуын анықтайды.

II. Ең ұзақ ұшу уақытына ие дрондардың аккумуляторларының түрлері

Ең ұзақ жұмыс істейтін дрондар батареялары әдетте ұзақ мерзімді тапсырмаларға арналған жоғары сыйымдылықты, жоғары энергия тығыздығы бар литий-ионды аккумуляторлар болып табылады. Бұл батареялардың негізгі ерекшелігі «анықтама разрядтық қуат» емес, «энергия сыйымдылығына» назар аудару болып табылады, бұл дрондардың үздіксіз ұшу уақытын 1–3 сағатқа жеткізуге мүмкіндік береді. Қазіргі уақытта ең ұзақ ұшу уақыты бар батареяларға негізінен жоғары энергия тығыздығы бар 18650/21700 литий-ионды аккумуляторлар жатады, олардың энергия тығыздығы 300–350 Вт·сағ/кг-ға жетеді және ұзақ мерзімді картографиялау дрондарында, тұрақты қанатты немесе VTOL (вертикальдық көтерілу және қону) дрондарында кеңінен қолданылады; салмақ пен разрядтық өнімділіктің арасында теңдестіруді қамтамасыз ететін гибридті Li-ion/LiPo модульді батареялар; сонымен қатар жоғары тиімді қуат жүйелерімен жұпталатын келешектегі өте жоғары сыйымдылықты литий-ионды батарея жүйелері де жатады, олар рекордтық деңгейде бірнеше сағатқа созылатын ұшу уақытын қамтамасыз етеді. LiPo батареялар қуатты болса да, олар негізінен жоғары ток шығысы үшін қолданылады және ең ұзақ ұшу уақыты үшін ең жақсы таңдау болып табылмайды. Қорытындылай келе, ең ұзақ жұмыс істейтін дрондар батареялары — бұл жоғары энергия тығыздығы бар литий-ионды аккумуляторлар.

III. Дрондар батареясының «Екі Өмір Созылығы»: Жалғыз Ұшу Уақыты мен Циклдық Беріктік

Дрон батареясының «өмір созылығы» екі бөлікке бөлінеді: жалғыз ұшу уақыты (бір рет зарядтау арқылы қанша уақыт ұша алады) және циклдық өмір (қанша рет зарядталып, разрядталуы мүмкін). Типтік жалғыз ұшу уақыты мынадай: ойыншық дрондар үшін — 5–10 минут, тұтынушыларға арналған аэрофотосуретке түсіру дрондары үшін — 20–40 минут, кәсіби картаға түсіру дрондары үшін — 45–60 минут, тұрақты қанатты шыдамдылық дрондары үшін — 90–180 минут, ал гибридті жүйелер (газ-электр гибриді) 2–5 сағат немесе одан да көп болуы мүмкін. Циклдық өмір тұрғысынан алғанда, LiPo литий полимерлі батареяларда шамамен 150–300 цикл, Li-ion литий-ионды батареяларда 300–500 цикл, ал LiFePO4 литий темір фосфатты батареяларда 1000 циклден астам болады. Циклдық өмір зарядтау әдісі, сақтау кернеуі мен температура сияқты факторлардан да үлкен әсерге ұшырайды.

IV. Ең Ұзақ Ұшу Уақытына Ие Дрон Модельдері

Қазір нарықтағы ең ұзақ ұшу уақытына ие дрондар негізінен тік ұшу мен қонуға ие және ұзақ ұшуға арналған бекітілген қанатты дрондар болып табылады, олар әсіресе аэросуретке түсіру, бақылау және ауыл шаруашылығы сияқты кәсіби салаларда қолданылады. Типтік ең жоғары ұшу уақыты мынадай: кәсіби тік қонатын дрондар үшін — 120–180 минут, тік ұшуға ие ұзақ ұшатын дрондар үшін — 90–150 минут, гибридті дрондар үшін — 4–6 сағат немесе одан да көп. Тұтынушылар нарығында (мысалы, бүктемелі аэрофотосуретке түсіретін дрондар) ең жоғары ұшу уақыты әдетте 40–50 минут құрайды, бұл көрсеткіш негізінен жоғары энергиялық тығыздықтағы литий-иондық аккумуляторлар мен жеңіл конструкциялар арқылы қол жеткізіледі.

V. Дронның ұшу уақытына әсер ететін негізгі факторлар

Дронның ұшу уақыты тек аккумулятор сыйымдылығына байланысты болмайды, ол бірнеше факторлардың жиынтық әсерінен туындайды. Негізгі алты әсер ететін фактор бар:
1. Аккумулятор сыйымдылығы (mAh/Wh): сыйымдылық неғұрлым үлкен болса, соғұрлым теориялық ұшу уақыты ұзақ болады, бірақ салмағы да артады;
2. Дронның салмағы (жүктемені қоса алғанда): Ұшақ неғұрлым ауыр болса, мотор қуатының талабы соғұрлым жоғары болады және энергия тезірек тұтынылады;
3. Мотордың пайдалы әсер коэффициенті мен винттің сәйкестігі: Тиімді қуат жүйесі ұшу уақытын едәуір арттыруға мүмкіндік береді;
4. Қоршаған орта жағдайлары (жел, температура): Температураның төмендеуі кернеудің төмендеуіне әкеледі, ал күшті жел моторға жүктемені арттырады;
5. Ұшу режимі мен ауа жылдамдығы: Жоғары жылдамдықпен ұшу немесе жиі маневрлер ұшу уақытын қысқартады;
6. Ұшақ конструкциясы (көпбұрандылы vs. тұрақты қанатты): Көпбұрандылы дрондар көтеруші күш үшін толығымен моторларға тәуелді, ал тұрақты қанатты ұшақтар сырғанау арқылы ұзақ уақыт ұша алады.

VI. Дрон ұшу уақытын есептеу әдісі

Ұшу уақытын бағалау пилоттарға миссияларды жоспарлауға, батареяның жеткіліктілігін анықтауға және ұшу тиімділігін бағалауға көмектеседі. Бұл төрт сатыдан тұратын есептеу әдісі арқылы жүзеге асырылуы мүмкін: біріншіден, батарея сыйымдылығын (mAh) тексеріңіз; екіншіден, оны ампер-сағатқа (Ah) айналдырыңыз, мысалы, 6000 mAh = 6 Ah; үшіншіден, дронның ұшу кезіндегі орташа токтық тұтынуын (A) анықтаңыз; төртіншіден, «Ұшу уақыты (минут) = (Батарея сыйымдылығы Ah ÷ Ток A) × 60 × Тиімділік коэффициенті» формуласын қолданып есептеңіз, мұндағы тиімділік коэффициенті әдетте 0,85 шамасында болады. Мысалы, егер батарея 6000 mAh (6 Ah) болса және ұшу тогы 18 A болса, формуланың орнына қойғанда (6 ÷ 18) × 60 × 0,85 ≈ 17 минут шығады. VII. Ұзақ қызмет көрсетуі бар батареяларды қажет ететін дрондардың қолдану салалары

Келесі алты сала миссияның үздіксіздігі мен деректердің бүтіндігін қамтамасыз ету үшін ұзақ қызмет көрсететін дрондарға күшті тәуелді:
1. Топографиялық түсіру және модельдеу: Үлкен көлемді аэрофототүсіру тапсырмалары ұзақ уақыт бойы үздіксіз ұшу талап етеді;
2. Ауыл шаруашылығында өсімдіктерді қорғау және өрісті бақылау: Жүзеге жақын ақшалай аумақты бақылау батареяны ауыстыруды азайту үшін ұзақ ұшу қабілеті бар дрондарды талап етеді;
3. Іздеу және құтқару (SAR) миссиялары: Ұзақ ұшу қабілеті бар дрондар термиялық бейнелеу іздеулерін ұзақ уақыт жүргізе алады;
4. Инфрақұрылымды тексеру: Электр желілерін, құбырларды, темір жолдарды, көпірлерді және т.б. үздіксіз бақылау қажет;
5. Қоршаған ортаны және жабайы табиғатты бақылау: Ғылыми зерттеулер жиі үлкен көлемді, ұзақ мерзімді деректер жинауды талап етеді;
6. Логистика және дрон арқылы жеткізу: Ұзақ қашықтыққа тасымалдау үшін сәйкесінше энергиялық немесе гибридті жүйелер қажет.

Қорытынды

Қазіргі уақытта ең ұзақ жұмыс істейтін дрондардың батареялары — ұзақ ұшу уақыты мен кәсіби тапсырмаларға арналған жоғары энергиялық тығыздықты литий-иондық батарея жүйелері. Тұтынушылық дрондар, әдетте, максимум 20–40 минут ұшады, ал кәсіби тұрақты қанатты дрондар, вертикалды қозғалысты (VTOL) ұшақтар және гибридтік жүйелер 90 минуттан бастап бірнеше сағатқа дейін немесе одан да көп ұшу уақытына ие болуы мүмкін. Дронның батареясының өнімділігі тек химиялық жүйеге ғана емес, сонымен қатар сыйымдылыққа, салмаққа, қуат жүйесінің тиімділігіне, ұшу ортасына және ұшу стратегиясына байланысты. Шыдамдылыққа әсер ететін факторлар мен ұшу уақытын есептеу әдістерін түсіну пилоттарға одан әрі қолайлы батарея жүйелерін таңдауға және ұшу өнімділігін айтарлықтай жақсартуға көмектеседі. Батарея технологиясы үнемі дамып келе жатқан сайын, дрондар одан әрі қашықтықтағы, жоғары тиімділікті тапсырмаларды орындайтын болады және ұзақ жұмыс істейтін батареялар осы дамудың негізгі қозғаушы күші болып табылады.

Сипаттама

Ұзақ ұшуға арналған дрондар батареялары — әсіресе жоғары энергиялық тығыздықты литий-иондық пакеттер — ұшу уақытын едәуір созады, тиімділікті арттырады және түсіру, ауыл шаруашылығы, тексеру және логистика сияқты қиын міндеттерді орындауға мүмкіндік береді. Батарея түрлерін, қызмет ету мерзімін, ұшу уақытына әсер ететін факторлар мен есептеу әдістерін түсіну дронның ұзақ, қауіпсіз және сенімді жұмыс істеуі үшін пилоттарға дұрыс қуат жүйесін таңдауға көмектеседі.