انواع رایج باتری برای هواپیماهای بدون سرنشین

عملکرد پرواز یک هواپیما بدون سرنشین به طور کامل توسط "قلب" آن تعیین می شودانواع مختلف باتری ها دارای عملکرد و ویژگی های بسیار متفاوتی هستند.امروز ما پنج نوع رایج ترین باتری برای هواپیماهای بدون سرنشین را معرفی می کنیم و ویژگی های اصلی، مزایا و معایب آنها را به طور دقیق توضیح می دهیم.کمک به شما برای درک کامل انواع مختلف باتری هواپیماهای بدون سرنشینابتدا، اجازه دهید یک عقل سلیم اساسی را یاد بگیریم: چه چیزی در پشت تفاوت های اصلی بین باتری ها قرار دارد؟ نیازی به حفظ فرمول های شیمیایی پیچیده نیست. فقط دو نکته کلیدی را در ذهن داشته باشید:تراکم انرژی، که طول پرواز را تعیین می کند هرچه تراکم بالاتر باشد، زمان پرواز طولانی تر است و عملکرد ایمنی که استفاده قابل اعتماد را تضمین می کند.تمام باتری های هواپیماهای بدون سرنشین تعادل بین این دو عامل را ایجاد می کنند.، و شما می توانید باتری های با اولویت های مختلف را با توجه به سناریوهای واقعی استفاده انتخاب کنید.

1باتری پلیمر لیتیوم (LiPo) منبع اصلی انرژی برای هواپیماهای بدون سرنشین مصرفی

باتری های لیتیوم پلیمر (LiPo) در حال حاضر بیشترین نوع باتری مورد استفاده در زمینه هواپیماهای بدون سرنشین مصرف کننده هستند. اکثر هواپیماهای بدون سرنشین عکاسی هوایی مصرف کننده آنها را به عنوان منابع انرژی استفاده می کنند.,با مزایای اصلی آنها در وزن کم و بهره وری انرژی بالا قرار دارد.

مزیت های اصلی
این باتری ها دارای تراکم انرژی نسبتاً بالا هستند که به طور کلی بین 150 تا 220 وات/کیلوگرم است.آنها وزن کمتری دارند و می توانند به طور موثر بار روی بدن هواپیماهای بدون سرنشین را کاهش دهند.با داشتن عملکرد پرتاب عالی و پشتیبانی از نرخ پرتاب بالا، آنها نه تنها می توانند نیازهای پرواز پایدار هواپیماهای بدون سرنشین عکاسی هوایی معمولی را برآورده کنند، بلکه می توانند از طریق استفاده از دستگاه های مختلف برای عکاسی از هواپیماهای بدون سرنشین استفاده کنند.اما همچنین به خروجی فوري قدرت بالا از هواپیماهای بدون سرنشین مسابقه FPV سازگار استبا ساختار بسته بندی کیسه انعطاف پذیر، آنها می توانند به صورت سفارشی مطابق با طرح های بدن هواپیماهای بدون سرنشین طراحی شوند و از سازگاری قوی برخوردار باشند.

معایب اصلی
آنها ایمنی و ثبات ضعیف دارند و مشمول الزامات سختگیرانه برای محیط شارژ، ذخیره سازی و استفاده هستند.سوراخ و مدار کوتاه به احتمال زیاد باعث فرار حرارتی می شودعلاوه بر این، چرخه عمر آنها کوتاه است، با حدود 300 تا 500 چرخه شارژ و تخلیه در شرایط کار عادی.قدرت و عملکرد تخلیه آنها به طور واضح با افزایش تعداد چرخه ها کاهش می یابد.

سناریوهای کاربرد
آنها عمدتا در مورد هواپیماهای بدون سرنشین عکاسی هوایی مصرف کننده، هواپیماهای بدون سرنشین مسابقه FPV و هواپیماهای بدون سرنشین غیرنظامی سبک استفاده می شوند.و مناسب برای سناریوهایی است که دارای الزامات خاصی برای سبک وزن بدن و سرعت پاسخ قدرت است.

2باتری لیتیوم آهن فوسفات (LiFePO4)

باتری های لیتیوم فوسفات آهن (LiFePO4) گزینه اصلی برای استفاده از برق برای هواپیماهای بدون سرنشین صنعتی هستند. مزایای اصلی آنها در ثبات ایمنی عالی و عمر چرخه بسیار طولانی قرار دارد.که می تواند نیازهای عملیات طولانی مدت را در محیط های بیرونی پیچیده برآورده کند.

ویژگی های اصلی

آنها عملکرد ایمنی برجسته ای با دمای تجزیه حرارتی بیش از 200 درجه سانتیگراد، مقاومت قوی در برابر سوراخ و مدار کوتاه و خطر پایین فرار حرارتی دارند.با طول عمر چرخه طولانی، آنها می توانند 2000 تا 3000 چرخه شارژ و تخلیه را در شرایط استفاده عادی به دست آورند، 4 تا 6 برابر از باتری های لیتیوم پلیمر. آنها قابلیت سازگاری بالاتر در دمای بالا و پایین دارند.عملکرد پایدار در محدوده دمای -20°C تا 60°C و عملکرد قابل اطمینان در شرایط شدید در فضای بازاستفاده از بسته بندی سخت پوسته، آنها به درجه حفاظت IP65 یا بالاتر، با مقاومت در برابر ضربه و همچنین قابلیت های ضد گرد و غبار و ضد آب خوب می رسند.

معایب فنی

آنها دارای تراکم انرژی نسبتا کم از 100 تا 160Wh / kg هستند. آنها سنگین تر از باتری های پلیمر لیتیوم با همان ظرفیت هستند.که باعث می شود آنها برای هواپیماهای بدون سرنشین کوچک حساس به وزن بدن مناسب نباشند.در همین حال، آنها هزینه های تولید بالا را به همراه دارند؛ یک باتری لیتیوم فوسفات آهن درجه صنعتی می تواند هزاران یوآن هزینه داشته باشد،که منجر به افزایش هزینه های کلی در مقایسه با باتری های سنتی لیتیوم می شود.

سناریوهای کاربرد

آنها عمدتا در هواپیماهای بدون سرنشین صنعتی برای حفاظت از گیاهان کشاورزی، بازرسی قدرت، نقشه برداری جغرافیایی و زمینه های دیگر استفاده می شوند.سناریوهای عملیاتی در فضای باز که نیاز به ظرفیت بار سنگین دارند، ساعات کاری طولانی و استانداردهای ایمنی بالا.

3باتری لیتیوم سوم (NCM/NCA)

باتری های لیتیوم سه گانه (NCM/NCA) محصولات انتقالی بین باتری های لیتیوم پلیمر و باتری های لیتیوم فوسفات آهن هستند.دارای مزیت اصلی تعادل تراکم انرژی و ثبات ایمنی، آنها به طور گسترده ای در هواپیماهای بدون سرنشین متوسط و متوسط صنعتی استفاده می شوند.

ویژگی های اصلی

آنها دارای تراکم انرژی نسبتا بالا از 220 تا 300 وات/کیلوگرم هستند که بالاتر از باتری های لیتیوم پلیمر و باتری های لیتیوم فوسفات آهن است.که می تواند به طور موثر دوام هواپیماهای بدون سرنشین را بهبود بخشدآنها ایمنی و ثبات بهتری نسبت به باتری های لیتیوم پلیمری با خطر کمتری از فرار حرارتی دارند، در حالی که عملکرد خروجی قدرت را حفظ می کنند.سرعت تخليه از 20 درجه تا 50 درجه است، پاسخگویی به نیازهای انرژی اکثر هواپیماهای بدون سرنشین متوسط تا بالا. هزینه تولید آنها بین باتری های لیتیوم پلیمر و باتری های لیتیوم فوسفات آهن است.ارائه عملکرد متوسط هزینه.

معایب فنی

ثبات آنها در دمای بالا نسبت به باتری های لیتیوم فوسفات آهن ضعیف است. هنگام کار طولانی مدت در محیط های بالاتر از 40 درجه سانتیگراد، اقدامات تبعید گرما مورد نیاز است؛ در غیر این صورت،تخریب باتری تسریع خواهد شدعمر چرخه آنها 1000 تا 2000 برابر کوتاه تر از باتری های لیتیوم آهن فسفات است و عملکرد آنها پس از استفاده طولانی مدت به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

سناریوهای کاربرد

آنها عمدتا در هواپیماهای بدون سرنشین عکاسی هوایی مصرف کننده متوسط تا بالا، هواپیماهای بدون سرنشین لجستیکی متوسط و هواپیماهای بدون سرنشین صنعتی کوچک استفاده می شوند.مناسب برای سناریوهایی که نیاز خاصی به استقامت دارند، قدرت و ایمنی.

4سلول سوخت هیدروژن

سلول های سوخت هیدروژن به عنوان راه حل اصلی برای تامین انرژی طولانی مدت هواپیماهای بدون سرنشین عمل می کنند.آنها تبدیل انرژی را از طریق واکنش های الکتروشیمی انجام می دهند و مزایای برجسته ای مانند دوام طولانی و انتشار صفر دارند، در حال حاضر در مرحله اولیه تبلیغات تجاری است.

ویژگی های اصلی

اين هواپيما توانايي مقاومت فوق العاده اي را دارد، با طول پروازي يگانه که مي تونه 2 تا 4 ساعت طول بکشه،بسیار بیشتر از باتری های سنتی لیتیوم و پاسخگویی به خواسته های عملیات طولانی مدت.به انتشار صفر و هیچ آلودگی ای نمی رسد، آب تنها محصول واکنش است، کاملا با استانداردهای حفاظت از محیط زیست مطابقت دارد.این ویژگی انعطاف پذیری عالی به دمای بالا و پایین، کار با ثبات در محیط از -40 °C تا 80 °C و کار با ثبات در شرایط بسیار سرد و سوزان.آن را پشتیبانی از مکمل انرژی راحت با زمان سوخت گیری هیدروژن کوتاه، که به هواپیماهای بدون سرنشین اجازه می دهد تا به سرعت توانایی های عملیاتی خود را از سر بگیرند.

کمبودهای فنی

ساختار سیستم پیچیده ای دارد و هزینه تولید مواد غشا هسته ای همچنان بالا است.هزینه کلی یک سیستم کامل سلول سوخت هیدروژن 5 تا 10 برابر باتری های سنتی لیتیوم استزیرساخت های پشتیبانی از سوخت گیری هیدروژن ناکافی است و خدمات سوخت گیری هیدروژن در حال حاضر فقط در چند سناریوی حرفه ای در دسترس است.که کاربرد تجاری گسترده آن را محدود می کندسیستم باتری بزرگ است، که آن را برای هواپیماهای بدون سرنشین کوچک مناسب نمی کند.

سناریوهای کاربرد

این سیستم عمدتاً در سناریوهای حرفه ای با الزامات سختگیرانه در مورد استقامت استفاده می شود، از جمله بازرسی بلند مدت در ارتفاعهای بالا، گشت دریایی، نجات آتش سوزی و نظارت بر محیط زیست.و همچنین هواپیماهای بدون سرنشین با دوام طولانی که در زمینه های تحقیقاتی نظامی و علمی استفاده می شوند.

5باتری های حالت جامد / نیمه جامد

باتری های حالت جامد و نیمه جامد یک جهت جدید توسعه فنی در زمینه باتری های بدون سرنشین را نشان می دهند.آنها الکترولیت های مایع سنتی را با الکترولیت های جامد جایگزین می کنند و از مزایایی مانند تراکم انرژی بالا و ایمنی و ثبات عالی برخوردار هستند، در حال حاضر در مرحله تأیید تجربی و کاربرد در مقیاس کوچک است.

ویژگی های اصلی

چگالی انرژی آنها به شدت افزایش یافته است، که از 400 تا 600 وات / کیلوگرم است که 2 تا 3 برابر باتری های پلیمری لیتیوم سنتی است.قادر به افزایش بسیار طول پرواز هواپیماهای بدون سرنشینآنها دارای ایمنی و ثبات فوق العاده ای هستند بدون خطر نشت الکترولیت مایع و احتمال بسیار کم فرار حرارتی،به طور موثر از بین بردن خطرات احتمالی ایمنی از جمله تند شدن باتری و شیوع آتشبا اندازه کوچکتر و وزن سبک تر، آنها می توانند طراحی بدنه هواپیماهای بدون سرنشین را بهینه کنند و انعطاف پذیری عملیاتی آنها را افزایش دهند.برخی از باتری های نیمه جامد می توانند بیش از 1000 بار عمر چرخه را به دست آورند، ارائه دوام بهتر از باتری های پلیمری لیتیوم معمولی.

نقص های فنی

فناوری های مربوطه هنوز به طور کامل بالغ نشده اند و مسائل از جمله کارایی هدایت یون و سازگاری رابط الکترولیت های جامد هنوز نیاز به بهبود بیشتر دارند.هزینه تولیدش خیلی بالاست، 5 تا 10 برابر باتری های لیتیوم سنتی است که برای تولید انبوه مشکلات زیادی ایجاد می کند.این باتری ها فقط در مقیاس کوچک در زمینه های تحقیقاتی نظامی و علمی استفاده می شوند و هنوز وارد بازار غیرنظامی نشده اند..

سناریوهای کاربرد

آنها عمدتاً در هواپیماهای بدون سرنشین نظامی و هواپیماهای آزمایشی تحقیقات علمی استفاده می شوند. با پیشرفت تکنولوژیکی و کاهش هزینه،انتظار می رود که در آینده به تدریج در هواپیماهای بدون سرنشین صنعتی و غیرنظامی متوسط تا بالا استفاده شوند..