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油动?or 电动?浅析无人机动力系统始末

0 2016-02-20 05:24:00   蜂鸟网   作者:王超   责编: [原创]

  相信很多人在进行航拍的时候都会引来围观,围观的人问的问题也是多种多样。一般都是问“多高、多远、多少钱”之类的问题。也有人经常会问:“您这是烧油的吧?”笔者在这时一般都会很无奈。一块硕大的电池放咋那里,您就没看见吗?当你耐心地告知对方这是用电池作为动力的时候,他肯定会说:“烧油的多有劲!”那么笔者就来对比一下电机和内燃机驱动无人机的优势和劣势。

油动?or 电动?浅析无人机动力系统始末 

  在对比电机和内燃机之前,我们先来了解一下两者的控制方式。航模和无人机上使用的内燃机大多使用甲醇作为燃料,也有少数大型无人机使用汽油内燃机。大多使用舵机拉动节流阀控制发动机的转速。电机的控制是通过电机调速器(ESC),也就是俗称的电调来控制的。

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无刷电机调速器(控制无刷电机转速)

  电机优势一——动力大并且扭力恒定
  以精灵3举例,精灵3使用4S锂离子电池最为动力,电压为14.8伏,每个电机使用最大电流20安培的无刷电机调速器,可以计算出精灵3的最大动力为15.2×20×4=1216瓦特。相当于一台电磁炉的功率,可见这个数值相当大。如按照DJI S900使用6S电池作为动力,搭配40安培电调计算的话S900的最大功率达到了惊人的5472瓦特。

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DJI S900使用的4114 PRO无刷电机

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DJI S900使用的6S 16000mah锂离子电池


  由于当今航拍无人机基本没有以内燃机作为动力的所以这里用模型直升机作为参照,600级直升机使用50级甲醇发动机,排气量为8毫升,最大功率也仅有1400瓦特。

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甲醇动力两冲程航模发动机

  并且电机的扭力曲线恒定,爆发力强,所以从以上数据可以看出,电机在动力上可以说是秒杀了内燃机。
  电机的优势二——电动机属于清洁能源
  电机由于使用电池作为动力,是真正的零排放。而内燃机使用甲醇、汽油作为燃料,在其运转过程中会排除大量有毒有害气体。并且在飞行过后,飞行器本身也会被污染,如果在飞行过程中污染物沾到镜头上的话,可能会毁掉您的航拍作品。而电机则不存在这些问题。

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甲醇发动机在运行过程中排出的大量废气(主要成分是起润滑作用的蓖麻油)

  电机易于控制且安全性高
  电机控制采用无刷电机调速器直接控制,通过改变电压或者电流来调整电机输出的功率,输出功率变化相应快。而内燃机的动力输出需要通过舵机控制节气门改变空气燃料混合比来调节输出功率,调整过程中有一个内燃机自身加速、减速的过程。
  对比内燃机的控制方式,电机控制更为直接。当无人机断电是电机自然会停止工作,而内燃机如果遇到控制系统断电或失控等情况的话,发动机还会自行运转且不受控制,这会造成极大的危险。
  电机使用寿命长并易于保养
  现在航拍无人机上使用的电机大多数都是无刷电机,这种电机的使用寿命很长。除了电机轴和轴承之间有磨损意外,电机内部几乎不会损坏。所以现在的无刷电机可以说是免保养的。而且省去了传统有刷电机的电刷设计,不但降低了电机自身的磨损,还大大提高了输出功率。

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DJI S1000通过强大的动力搭载单反相机

  通过以上的分析,电动飞行器的优势很多,尤其是在航拍的运用中,电机的低噪音、低振动、强动力等特性也成就了航拍飞行器的发展。但是电池还存在一些问题,比如充电需要一定时间,废旧电池回收污染环境等。相信随着电池技术的发展电动航拍飞行器将继续作为航拍的主要载具。

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