美研究團隊開發結構功能一體化電池使小型無人機續航能力提高了一倍

近日,一架展長6英尺(1.8米)的小型手拋式無人機,采用機翼內置的結構功能一體化電池提供動力,完成了長達171分鐘的飛行(提高了一倍)!

此前,該無人機使用傳統電池和機翼曾經最長飛行91分鐘,結構功能一體化電池幾乎實現了續航時間的翻倍提升。該無人機使用的結構功能一體化電池技術,由凱斯西儲大學機械和航空航天工程學院教授維卡斯普拉卡什(VikasPrakash)所帶領的團隊開發,研究工作由NASA和俄亥俄州聯邦研究網絡(OFRN)共同資助。

美研究團隊開發結構功能一體化電池使小型無人機續航能力提高了一倍的圖1

結構功能一體化電池幾乎使無人機的續航時間增加了一倍

對于傳統的電動飛機,一般做法是將電池集中安置在機身中,電池組體積重量較大。結構功能一體化電池將電池單元分布式嵌入到機翼結構中,這項新技術帶來如下優點:一是減輕飛機重量;二是減小占用空間,增加有效載荷;三是增加飛機續航時間。

此次飛行試驗由Event 38 Unmanned Systems公司實施,試飛地點在俄亥俄州斯普林菲爾德-貝克利市機場。Event 38 Unmanned Systems公司位于阿克倫,主營業務是生產用于測繪和測量的固定翼無人機。該項目于2016年9月啟動,從OFRN拿到45萬美元資助。下一步,研究團隊希望將這種結構功能一體化電池系統擴展到更大的無人機甚至是有人駕駛飛機。

2017年,普拉卡什教授曾獲得了美國宇航局(NASA)130萬美元的資助撥款,目的是為下一代電動飛行器開發高性能結構功能一體化電池,將飛機結構的承載維形功能和電池的儲能供電功能相結合。普拉卡什認為當時的電池組件承載能力很差,但如果能找到一種科學有效的方法,將電池材料嵌入到結構中,替換結構中原有的某些嵌入式成分,就可以實現結構和儲能一體化設計,既可以為系統增加有用的能量,同時也能減輕飛機重量、節省空間。

該項目除NASA自身的研究機構以外,還有其他多個合作伙伴,主要包括:1.俄亥俄州立大學和威斯康星大學(負責開發動力和推進電機);2.馬里蘭大學和北卡羅來納州A&T州立大學(負責開發熱管理系統);3.佐治亞理工學院(負責飛機總體設計和系統集成)。多功能電池組的性能將在NASA格倫研究中心位于俄亥俄州Plum Brook站的電動飛機試驗臺上進行評估。

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