1. Dronlarning umumiy tavsifi, batareyalarning ahamiyati va ushbu maqolaning qamrov doirasi
Dronlar tezkor ravishda maxsus iste'mol elektronikasi mahsulotlaridan fotografiya, qishloq xo'jaligi, tomografik suratga olish, infratuzilma tekshiruvi, jamoat xavfsizligi hamda logistika kabi turli sohalarda muhim vositalarga aylandi. Dron platformalari kuchayib borgan sari vazifalar talablari ham o'sib bormoqda va parvoz muddati bo'yicha kutishlar ham oshib bormoqda. Yuqori tezlikdagi FPV poygalar uchun yaratilgan bo'lsin yoki bir necha soat davom etadigan tomografik survetlar uchun mo'ljallangan bo'lsin, dronning umumiy ishlash imkoniyati asosan quyidagi asosiy komponent bilan cheklanadi: batareya.
Batareya dronning parvoz vaqtini, yuk ko'tarish imkoniyatini, boshqaruv chegarasini hamda vazifa bajarish ishonchliligini belgilaydi. Batareya tanlovi nafaqat parvoz vaqtiga, balki operatsion xavfsizlikka, foydalanish xarajatlariga hamda texnik xizmat ko'rsatish talablariga ham ta'sir qiladi.
Ushbu maqola dron batareyalari texnologiyasiga tizimli umumiy ko'z yugurtiradi, dron batareyasining ta'rifini, keng tarqalgan kimyoviy tizimlarni, „eng uzoq parvoz vaqti“ atamasining asl ma'nosini, dron batareyalarining haqiqiy xizmat muddatini va parvoz vaqtiga ta'sir qiluvchi asosiy omillarni tushuntiradi. Shuningdek, parvoz vaqtini hisoblashning oddiy usullarini tanishtiradi va juda yuqori chidamlilik talab qilinadigan dron dasturlarini muhokama qiladi.
2. Dron batareyasi nima?
2.1 Ta'rif va funksiya
Dron batareyasi dronning barcha o'rnatilgan elektron tizimlarini quvvatlash uchun maxsus ishlab chiqilgan quyiladigan energiya saqlash qurilmasidir. Ushbu tizimlarga odatda harakat motorlari, elektron tezlikni boshqaruvchilar (ESK), parvoz boshqaruvchilari, GPS kabi navigatsiya modullari, aloqa kanallari hamda kamerani, LiDAR sensorlarini yoki geodeziya uskunalari kabi vazifa yuklarini o'z ichiga oladi.
Smartfon yoki noutbuklarda ishlatiladigan batareykalardan farqli o'laroq, dron batareykalari bir vaqtning o'zida ikkita qattiq talablarga javob berishi kerak: birinchidan, ma'noli parvoz vaqtini ta'minlash uchun yetarli energiyani saqlash; ikkinchidan, uchish, ko'tarilish, tez tez tezlanish va favqulodda vaziyatlarda doimiy ravishda yuqori tok yetkazib berish qobiliyatiga ega bo'lish. Yuqori energiya zichligi va yuqori quvvat chiqishiga bo'lgan ushbu ikki talab dron batareykalarini loyihalashni juda qiyin qiladi.
2.2 Odatdagi kimyoviy tizimlar (Litiy polimer, Litiy ionli) va qo'llanilish sohalari
Litiy polimer batareykalar (Li-Po)
Litiy polimer batareykalar gel yoki polimer elektrolitdan foydalanadi, yumshoq qopqoqqa o'ralgan. Ushbu tuzilma dizayni unga yengil va turli shakllarga ega bo'lish imkonini beradi, bu esa vazn va o'lchamlari jihatidan qattiq talablarga ega bo'lgan dronlar uchun juda qiziqarli qiladi.
Litiy polimer batareyalar odatda 25C dan 100C gacha bo'lgan juda yuqori chiqish tezligi bilan ajralib turadi, ya'ni ular o'z sig'imiga nisbatan yuqori tok chiqarishlari mumkin. Ushbu xususiyat kuchli lahzaviy quvvat va tezkor gaz reaktsiyasini talab qiladigan dronlar uchun ularni ideal qiladi.
Odatdagi qo'llanilish sohalari: FPV poygalar uchun dronlar, erkin uslubdagi dronlar hamda og'ir yuklarni tashiydigan va kuchli impul's quvvatini talab qiladigan ko'p aylana platformalari.
Litiy-ion batareyalar (Li-ion)
Litiy-ion batareyalar odatda qattiq metall korpusli silindrik yoki prizmatik elementlardan foydalanadi. Ular loyihalashda ekstremal tok chiqishiga emas, balki yuqori energiya zichligi va uzoq muddat xizmat ko'rsatishga e'tibor qaratadi.
Litiy polimer batareyalarga qaraganda litiy-ion batareyalar odatda har bir zaryadlash uchun uzoqroq parvoz vaqtini va yaxshiroq tsikl muddatini ta'minlaydi, lekin maksimal chiqish tezligi past bo'ladi. Shu sababli ular tezkor manevralarga emas, balki barqaror quvvat iste'moliga ega bo'lgan qo'llanilishlar uchun eng yaxshi mos keladi.
Litий-ioni batareyalar odatda quyidagilarda uchraydi: uzoq masofali FPV dronlar, doimiy tevarakli dronlar va chidamlilik asosiy talab bo'lgan dron platformalari.
3. Eng uzoq xizmat qiladigan dron batareyasi qaysi?
3.1 "Eng uzoq xizmat qiluvchi" so'zining ikki ma'nosi
"Eng uzoq xizmat qiladigan dron batareyasi" iborasining ikkita turli talqini mavjud va ular orasidagi farq juda muhim:
Yagona parvoz vaqti
Bir jihatdan, "eng uzoq xizmat qiluvchi" atamasi dronning bitta zaryadlashda havo iftida qancha vaqt bo'lishi mumkinligini anglatadi. Bu asosan batareya umumiy energiya sig'imiga hamda dronning energiya samaradoriligiga bog'liq. Yuqori energiya zichligi (vatt-soat har kilogrammga Wh/kg) odatda uzoqroq parvoz vaqtlariga olib keladi.
Bu jihatdan litий-ioni batareyalar hamda yangi yuqori energiyali kimyoviy batareyalar ko'pincha yuqori razryad tezligiga ega litий-polimer batareyalardan yaxshiroq natija beradi.
Velosiped hayot
Boshqa ma'noda "eng uzoq xizmat qiluvchi" aylanma hayotning o'zini, ya'ni zaryadlash-razryadlash tsikllari bilan o'lchanadigan batareya umrining umumiy muddatiga ishora qiladi. Aylanma hayoti uzoqroq bo'lgan batareyalar sezilarli darajada sig'imning pasayishiga qadar ko'proq marta zaryadlanishi va ishlatilishi mumkin.
Litий-ion batareyalar odatda o'rta yuk sharoitida foydalanilganda, litий polimer batareyalarga qaraganda uzoqroq aylanma hayotga ega bo'ladi. 3.2 Oddiy yuqori sig'im doirasi (10,000–30,000 mAh)
Kasbiy va sanoat dronlari odatda uzoqroq parvoz vaqtini ta'minlash uchun yuqori sig'imli batareya to'plamlariga tayanadi. Keng tarqalgan sig'im diapazonlari quyidagilarni o'z ichiga oladi:
Kichik kasbiy dronlar: 10,000-12,000 milliamper-soat (mAh)
Tomonidan tekshirish va qishloq xo'jaligi dronlari: 16,000-22,000 milliamper-soat (mAh)
Og'ir ishlatiladigan yoki uzoq muddat ishlaydigan platformalar: 28,000-30,000 milliamper-soat (mAh) yoki undan ham yuqori
Yuqori sig'imi ko'proq energiya saqlashni anglatadi, lekin bu shuningdek vaznni oshiradi va dron samaradorligini pasaytirishi mumkin. Shu sababli, uchish vaqtini maksimal darajada oshirish uchun sig'im va og'irlik o'rtasida optimal muvozanat topish juda muhim.
3.3 Yangi kimyoviy tizimlar (Solid-state nikel marganets kobalt batareyalar va boshqalar)
An'anaviy litiy polimer va litiy-ion batareyalarning cheklovidan o'tish uchun doim yangi batareya texnologiyalari ishlab chiqilmoqda. Yarim qattiq va qattiq holatdagi litiy batareyalar energiya zichligini, issiqlik barqarorligini va xavfsizlikni yaxshilashga harakat qiladi.
Masalan, qattiq holatdagi nikel marganets kobalt (NMC) batareyalari suyuq elektrolitning aksariyat qismini almashtirish uchun qattiq yoki yarim qattiq materiallardan foydalanadi. Hozirgi kunda ular hali ham narx va massali ishlab chiqarish jihatidan qiyinchiliklarga duch kelsa ham, ulardagi uzoq muddat ishlash va xavfsizlik kabi imkoniyatlar yuqori sanoat dronlari uchun katta potentsialga ega.
4. Dron batareyalari haqiqatdan ham qanchalik muddat xizmat qiladi?
4.1 Parvoz vaqti diapazoni (Iste'molchi, kasbiy, sanoat)
Parvoz vaqti dron turiga va dizayniga qarab jiddiy farq qiladi:
Iste'molchilar uchun dronlar: Odatda 20-40 daqiqa parvoz qiladi
Kasbiy aero suratga olish va korxona dronlari: Odatda 40-55 daqiqagacha yetadi
Sanoat aero dinamikali dronlar: 1-3 soat davomida parvoz qilishi mumkin
Gibrid vertikal qo'nish va uchish (VTOL) dronlari va maxsus uzoq muddat parvoz qiluvchi dronlar: Bir necha soat davomida havoda qolishi mumkin
Yuqoridagi ma'lumotlar ideal sharoit va batareyaning sog'lom holatiga asoslanadi. Haqiqiy parvoz vaqti shamol, harorat va yuk kabi tashqi omillar tomonidan jiddiy ta'sir qilinadi. 4.2 Litiy-polimer va litiy-ion batareyalar orasidagi aylanma xizmat muddatining solishtirilishi
Batareya xizmat muddati odatda aylanmalar (tsikllar) bilan o'lchanadi, bitta aylanma to'liq chiqishdan keyin to'liq quvvatga ega bo'lishni anglatadi:
Litiy-polimer batareyalar: Odatda 150-300 aylanma xizmat muddatiga ega; tez-tez yuqori tok bilan chiqish eskirishni tezlashtiradi.
Litiy-ion batareyalar: O'rtacha yuk ostida ishlatilganda, ularning xizmat muddati odatda 300-600 tsikl yoki undan ortiq bo'ladi.
Har ikkala batareya turi ham judda tez uchish, chuqur razryad qilish va yuqori haroratli muhitda ishlatilganda ancha qisqaradi.
4.3 Batareya boshqaruvining eng yaxshi amaliyoti
Batareya xizmat muddatini va ishlash samaradorligini maksimal darajada oshirish uchun foydalanuvchilar quyidagi tavsiya etilgan me'yorida amal qilishlari kerak:
● Tavsiya etilgan kuchlanish chegarasidan yuqori darajada zaryadlashdan saqlaning.
● Xavfsiz darajadan pastga tushib ketishdan (razryad) saqlaning.
● Uzoq muddat foydalanilmayotgan paytlarda batareyani qisman zaryadlangan holda saqlang.
● Batareyani zaryadlashdan oldin xona haroratigacha sovishiga ruxsat bering.
● Ko'p elementli batareya to'plamlarini muvozanatli zaryadlash uchun maxsus zaryad qurilmasidan foydalaning.
to'g'ri batareya boshqaruvi nafaqat xizmat muddatini uzaytiradi, balki xavfsizlikni ham oshiradi.
5. Parvoz vaqtiga ta'sir qiluvchi omillar
5.1 Batareya sig'imi
Batareya sig'imi parvoz uchun mavjud bo'lgan umumiy energiyani belgilaydi, lekin sig'imni oshirish vaznni ham oshiradi va samaradorlikni pasaytirishi mumkin. Ushbu ikki omil orasida optimal muvozanat topish parvoz vaqtini maksimal darajada uzaytirishning kaliti hisoblanadi.
5.4 Parvoz uslubi (tezlik, manevrlar)
Yengilroq apparatlar va yuklar kuchliroq tortish kuchi talab qiladi, shu bilan quvvat sarfini oshiradi. Yengil materiallar, samarali dvigatellar tanlovi hamda aerodinamik dizaynni optimallashtirish barchasi parvoz vaqtini uzaytirishga hissa qo'shadi.
5.3 Atrof-muhit sharoiti
Shamol, havo zichligi, balandlik va harorat kabi atrof-muhit omillari quvvat talablariga bevosita ta'sir qiladi. Past harorat batareya ishlashini kamaytiradi, yuqori harorat esa batareya eskirishini tezlashtiradi.
5.4 Parvoz uslubi (tezlik, manevrlar)
Tez tez tezlanish, keskin burilish va doimiy ko'tarilish hamda tushish kabi hujumkor parvoz usloblari silliq, doimiy tezlikdagi parvozga qaraganda ko'proq energiya iste'mol qiladi. Parvoz marshrutlarini optimallashtirish va o'rtacha tezlikni saqlash parvoz muddatini samarali ravishda uzaytirishga yordam beradi.
5.5 Batareya Sog'lig'i va Harakat Tizimi Samaradorligi
Batareyalar eskirgan sari ularning ichki qarshiligi ortadi va mavjud sig'im kamayadi. Dvigatel samaradorligi, elektron tezlikni boshqaruvchi (ESC) sifati hamda propeller dizayni umumiy energiya samaradorligiga sezilarli ta'sir qiladi.
6. Dron uchish muddatini qanday hisoblash mumkin?
6.1 Sig'im - Tok Hisoblash Formulasi (T = C / I)
Uchish muddatini taxminan hisoblash uchun oddiy formula:
Uchish Vaqti (soat) = Batareya Sig'imi (amper-soat, Ah) ÷ O'rtacha Tok Istemoli (amper, A)
Misol: Dron 20 amper-soat (Ah) batareyadan foydalanadi va uning o'rtacha tok istemoli 25 amper (A). Taxminiy uchish muddati 0,8 soat (taxminan 48 daqiqa).
6.2 Haqiqiy Atrof-muhit O'zgaruvchilari
Yuqoridagi hisob-kitob faqat taxminiy. Haqiqiy parvoz vaqti tok o'zgarishlari, kuchlanish pasayishi, atrof-muhit sharoiti va batareyaning eskirishiga bog'liq bo'lib, odatda nazariy baholaganda 10-20% kamroq bo'ladi.
7. Qaysi dron dasturlar uchun eng uzoq parvoz vaqti talab etiladi?
7.1 Geodeziya va xaritalash
Katta hududlarni geodezik o'lchash uzoq parvoz vaqtidan keng foydalanadi, bu esa qo'nishlar va uchishlarning sonini kamaytiradi hamda ma'lumotlarning uzluksizligini yaxshilaydi.
7.2 Qishloq xo'jaligi
Aniq qishloq xo'jaligida uzoqroq parvoz vaqti dronlarga ekinlarni nazorat qilish, changlantirish va tahlil qilish uchun keng qishloq yerlarini samarali ravishda qamrab olish imkonini beradi.
7.3 Qidiruv va spassh resurslari
Qidiruv va spassh jarayonlarida uzoq parvoz vaqti juda muhim; parvoz davomiyligi va qamrab olinadigan maydon bevosita spassh samaradorligini belgilaydi.
7.4 Atrof-muhit monitoringi
Yovvoyi tabiatni kuzatish, ifloslanishni aniqlash hamda ekologik tadqiqotlar kabi vazifalar doimiy parvoz qo'llab-quvvatlashning bir necha soatini talab qiladi.
7.5 Infratuzilma tekshiruvi
Yuqori chidamlilikka ega dronlardan foydalangan holda elektr tarmoqlari, quvurlar va transport infratuzilmasini tekshirish samaradorlikni ancha oshiradi.
7.6 Logistika/yetkazib berish
Yetkazib berish uchun dronlardan foydalangan holda uzoqroq parvoz vaqti kattaroq yetkazib berish radiusi, kattaroq yuk ko'tarish imkoniyati va batareyalarni kamroq almashtirishni anglatadi, bu barcha jihatlardan operatsion samaradorlikni oshiradi.
Xulosa
Batareya texnologiyasi zamonaviy dronlarning ishlash xususiyatlari va amaliy qo'llanilishida hal etuvchi rol o'ynaydi. Turli batareya turlari, parvoz vaqtiga ta'sir qiluvchi omillar hamda "eng uzoq parvoz vaqti" tushunchasining haqiqiy ma'nosini tushunish dron dizaynerlari va foydalanuvchilarga yaxshiroq qaror qabul qilish imkonini beradi.
Yuqori quvvatli ilovalar uchun litiy-polimer batareyalar asosiy tanlov bo'lib qolsa ham, litiy-ion batareyalar va yangi paydo bo'layotgan solid-state batareya texnologiyalari doimgi ishlash muddatini oshirish chegarasini kengaytirmoqda. Batareya texnologiyasidagi yutuqlar bilan dronlar yanada kengayayotgan turli sohalarda uzoqroq, xavfsizroq va samaraliroq vazifalarni bajarish imkoniga ega bo'ladi.
Ta'rifi： Eng uzoq batareya ishlash muddati ko'p rotorli dronlarga qaraganda, boshqariladigan qanotli va g'ildirakli VTOL dronlarida uchraydi. Uzoq muddat parvoz qiluvchi to'g'ri qanotli UAV kabi sanoat platformalari bir necha soat davomida ucha oladi, rekord sinfidagi g'ibrid dronlarning parvoz muddati esa 10 soatgacha yetadi. Istemolchilar uchun mo'ljallangan dronlar odatda batareya uchun bir soatdan kamroqka cheklangan.
EN
