?10年大變樣！純電動(dòng)的無人機(jī)，是怎么慢慢治好續(xù)航焦慮的？
in 行業(yè)新聞 by cheng
手機(jī)、筆記本、新能源汽車……各種用鋰電池驅(qū)動(dòng)的純電設(shè)備，都繞不開續(xù)航問題，電動(dòng)的無人機(jī)更是如此。 與地面上的設(shè)備不同，無人機(jī)不能靠“堆料”來延長(zhǎng)續(xù)航，因?yàn)閱渭兗与姵貢?huì)導(dǎo)致重量增加，進(jìn)而讓耗電量大增。例如一型八旋翼無人機(jī)，裝2組電池與裝4組電池，續(xù)航是一樣的。 但是，最近兩年，飛手們普遍感覺到“續(xù)航焦慮”不明顯了，許多已經(jīng)不再關(guān)心續(xù)航。像世面上的主流航拍無人機(jī)，最大續(xù)航已經(jīng)從幾年前的20分鐘出頭提高到了30分鐘左右，而大疆新一代的Mavic3和Mini3 Pro甚至能飛超過45分鐘。這讓“老司機(jī)”可以一口氣拍出更多鏡頭，也讓“萌新”可以慢慢摸索角度，同時(shí)也留下了更充裕的備用返航電量。 這也讓一起出游的同行者們態(tài)度改變。幾年前飛無人機(jī)時(shí)，別人會(huì)問“這么快就沒電了？再拍下行嗎？”而現(xiàn)在，則可能是抱怨——“曬死了，你一定要把它飛沒電嗎？” 在設(shè)施巡檢、安防、測(cè)繪等行業(yè)的運(yùn)用中，電動(dòng)無人機(jī)續(xù)航提高帶來的改變更大。以往很多單位不得不采購(gòu)昂貴的油動(dòng)無人機(jī)，現(xiàn)在用“小四軸”就解決了問題，省錢而且更方便。 那么，電動(dòng)無人機(jī)的“續(xù)航”焦慮是怎么治好的呢？業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，這是多個(gè)方面共同作用的結(jié)果，是“多點(diǎn)量變堆疊導(dǎo)致的質(zhì)變”。一電池漸進(jìn)提高 跟多年來都按“摩爾定律”（同樣價(jià)格下，性能每隔18至24個(gè)月提升一倍）進(jìn)步的CPU相比，鋰電池的性能幾乎是原地踏步。但是從業(yè)者們普遍認(rèn)為，鋰電池的進(jìn)步幅度也是不可忽視的。 一名不愿透露姓名的初創(chuàng)企業(yè)研發(fā)人員說，以前無人機(jī)都是用4.2v的電池，最近幾年動(dòng)力電池技術(shù)突破，普遍使用容量更高的4.35v的高壓電池。 北航無人系統(tǒng)研究院工程師楊炯也表示，鋰電池沒有本質(zhì)的變化，但是在穩(wěn)步提升。正常價(jià)格的動(dòng)力電池，10年前能量密度在150Wh/kg左右，5年前提升到約180Wh/kg，今年則普遍達(dá)到200到210Wh/kg，甚至更高。這個(gè)提升的幅度不快，但是10年也提升了30到40%。二優(yōu)化能耗下降 無人機(jī)續(xù)航提高，也與螺旋槳、電機(jī)、電調(diào)等部件的優(yōu)化有關(guān)，一項(xiàng)項(xiàng)的優(yōu)化，使能量的利用效率更高。 楊炯說，多旋翼無人機(jī)對(duì)電機(jī)和動(dòng)力系統(tǒng)特別敏感，這些方面的進(jìn)步，對(duì)續(xù)航的提高有很大影響。 電機(jī)的進(jìn)步是一方面原因。電機(jī)的動(dòng)力越來越強(qiáng)，進(jìn)而可以驅(qū)動(dòng)更大尺寸的螺旋槳。而多旋翼的動(dòng)力系統(tǒng)的效率與螺旋槳的尺寸成正比，簡(jiǎn)而言之，飛機(jī)越輕、螺旋槳越大，氣動(dòng)的效率就越高。另外，如今電機(jī)也選用直徑大、厚度薄的“扁電機(jī)”，其扭距大拉力小。這種電機(jī)工藝更復(fù)雜、但是效率也更高。 另一位業(yè)內(nèi)人士還提到，現(xiàn)在的無人機(jī)動(dòng)力匹配更好了，電調(diào)與FOC（磁場(chǎng)導(dǎo)向控制）技術(shù)的匹配也更好了，這都降低了能耗。 楊炯說，螺旋槳的進(jìn)步也帶來很大影響。以前的螺旋工藝水平比較差，有塑料的、有碳板層壓出來的實(shí)心螺旋槳，完全沒有截面形狀可言，所以效率比較低。而現(xiàn)在設(shè)計(jì)無人機(jī)都會(huì)選用高品質(zhì)的螺旋槳，有精心設(shè)計(jì)的截面形狀，這對(duì)提升效率有重大影響。 而在此前，大疆曾官方揭秘Mavic 3續(xù)航為何能提升到 46 分鐘，其中還提到，外觀設(shè)計(jì)的改變也提升了氣動(dòng)效率。據(jù)稱，螺旋槳的氣流也會(huì)沖擊到無人機(jī)上，形成飛行的阻力。而Mavic 3的機(jī)臂、機(jī)身和云臺(tái)外形經(jīng)過氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使風(fēng)阻變小，進(jìn)而將飛行功耗降到最低。三減重每一克 幾位從業(yè)者也都提到，無人機(jī)續(xù)航提高，減重是非常重要一方面的原因。那位不愿意透露姓名的從業(yè)者說，全世界的航空工程師都像那句名言所說的一樣，“為減輕每一克重量而奮斗”。 他說，如今的無人機(jī)的結(jié)構(gòu)都優(yōu)化了，比如云臺(tái)和相機(jī)等都做得更加輕小，所以使用同樣的工程塑料，機(jī)身的重量也都變輕了。 而大疆在官方揭秘中也曾提到，重量是影響續(xù)航的重要因素，而Mavic 3機(jī)臂采用獨(dú)特的碳纖維增強(qiáng)型材料，變輕的同時(shí)，強(qiáng)度和剛度反而更高。這使其有了更高強(qiáng)度的機(jī)身，且材料重量和占用體積顯著降低，留出了更多空間容納電池、提升容量，從而提高續(xù)航。 總之，這些年來，無人機(jī)的電池能量密度提升、動(dòng)力系統(tǒng)能耗降低、重量下降……單項(xiàng)的進(jìn)步并不算顛覆性，但在這諸多因素的共同作用下，使得整架無人機(jī)的續(xù)航有了巨大的飛躍。 隨著無人機(jī)的推廣，無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)的多樣化，無人機(jī)不再是人們口中的玩具，它在逐漸合法化、細(xì)致化的管理，對(duì)于黑飛國(guó)家機(jī)關(guān)出具了相關(guān)法律法規(guī)明令禁止和抵制黑飛，并公示了懲治辦法，為了能合法飛行還是盡早考取執(zhí)照，不久的將來無人機(jī)會(huì)成為日常生活中必不可少的，無人機(jī)任務(wù)的多樣化，大大減輕了人力，使我們的工作和生活更加的便捷。希望大家飛行時(shí)要注意安全。咨詢電話：13066543453