Dragonfly Pictures 公司開(kāi)創(chuàng )新一代多旋翼無(wú)人機

固定翼無(wú)人機可帶來(lái)高速穿越空域的能力，但它們無(wú)法用于需要靜止不動(dòng)的空中飛行的應用，這種飛行對于持續空中監控和通信應用而言尤為重要。

早期對系留無(wú)人飛艇的實(shí)驗暴露出了一個(gè)基本挑戰，那就是它們在強風(fēng)條件下，相對而言無(wú)法保持靜止不動(dòng)。需要一種新方法，Dragonfly Pictures 公司 (DPI) 開(kāi)發(fā)了一種新型無(wú)人機 — 原地懸空系留無(wú)人機。

與每 20 分鐘需要更換電池的電池供電多旋翼無(wú)人機不同，系留無(wú)人機通過(guò)一根連接基站的電線(xiàn)接收電源。因此，它們可以在空中停留數小時(shí)，甚至幾天時(shí)間。DPI 的系留多旋翼無(wú)人機旨在用于跟蹤尾隨移動(dòng)主機平臺，包括艦船、船只、卡車(chē)以及其它無(wú)人駕駛地面交通工具等。

與固定翼無(wú)人機相比，它們具有多項優(yōu)勢，包括垂直起降功能。不需要跑道和發(fā)射臺，也不需要回收設備。與飛艇不同的是，它們還能實(shí)現持續、靜止不動(dòng)的定位，即使是在天氣不穩定以及風(fēng)速變化莫測的情況下也是如此。

他們的系留無(wú)人機在實(shí)際操作條件下進(jìn)行了廣泛的測試，目前已經(jīng)完全達到美國海軍在海洋/海洋環(huán)境中用于情報、監控與偵察 (ISR)、通信與視頻應用的標準。

克服極限設計挑戰

DPI 的軍用/工業(yè)級無(wú)人多旋翼空中繼電器 (UMAR) 系留無(wú)人機具有防雨、防雪、防塵和防熱性能，針對咸水海洋環(huán)境進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)優(yōu)化。

UMAR 無(wú)人機的獨特優(yōu)勢在于：通過(guò)系線(xiàn)持續供電，因此它可以在 500 英尺的高空提供長(cháng)達 400 多個(gè)小時(shí)的不間斷運行時(shí)和工作。但系留架構存在重大的設計挑戰。電源需要以極高的電壓和極低的電流從主艦輸送給多旋翼無(wú)人機，這有助于使用最細、最輕的系線(xiàn)，反過(guò)來(lái)又能增加無(wú)人機的機動(dòng)性和機載有效載荷。

UMAR 無(wú)人機在 8 至 10kW 的功率級下工作，功能非常強大，能夠在惡劣的海洋風(fēng)暴條件下保持持續、靜止不動(dòng)的定位。這一挑戰通常會(huì )因影響主艦定位的洶涌海水/海浪而變得更復雜。因此，無(wú)人機需要功率電容和敏捷性，才能加速旋翼提升的速度并即時(shí)響應短期或長(cháng)期爆發(fā)的偏航。

在多旋翼無(wú)人機中，必須在盡可能最小的輕量級封裝外殼中實(shí)現高壓轉換。UMAR 上帶的 8 個(gè)獨立轉子需要高級互連的 PCB 電路，因此電源組件層的任何空間節省，都可以重新用于其它增值組件。

DPI 副總裁 Joe Pawelczyk 表示：“使用 Vicor 電源模塊，我們已能夠降低無(wú)人機上所有組件的重量，從而可在攜帶所需任務(wù)載荷的同時(shí)，增加飛行高度和氣流速度。其他任何公司都無(wú)法真正提供 Vicor 產(chǎn)品的功率密度，所以我們可以通過(guò)其組件實(shí)現最高水平的機動(dòng)性、性能和懸?？刂?。這可增加 DPI 系留無(wú)人機的載荷能力、飛行高度和速度?！?/p>

UMAR 無(wú)人機作為機載 RF 天線(xiàn)部署時(shí)，可以將艦船的無(wú)線(xiàn)電視線(xiàn)從 8 英里擴展到 30 英里。

ragonfly Pictures 公司提供即刻通信塔，充分滿(mǎn)足情報、監控、偵察 (ISR)、通信以及視頻應用。UMAR 無(wú)人機作為機載 RF 天線(xiàn)部署時(shí)，可以將艦船的無(wú)線(xiàn)電視線(xiàn)從 8 英里擴展到 30 英里。

針對功率密度而優(yōu)化的電源架構

為了應對這些艱巨的電源挑戰，DPI 正在其 UMAR 中利用 Vicor 纖薄高電壓  BCM^? VIA? 模塊實(shí)現高效轉換 (98%)，從800V 降至 50V 的熱損耗僅 2%。高壓 BCM 封裝小，多種安裝方式，對于實(shí)現功率密度極高的輕量級機載系統特別珍貴。

由 8 個(gè) Vicor 高電壓 BCM4414 模塊并行排列，為 DPI UMAR 的 8 個(gè)獨立旋翼提供動(dòng)力，能夠在旋翼之間共享電源，增加冗余。Vicor模塊技術(shù)極少的高頻諧波特性，加上在 Vicor 高壓 BCM 中集成的 EMI 濾波器，幫助最大限度減少了 EMI 噪聲，所增加的尺寸和重量都比傳統 DC-DC 轉換器少。如果不經(jīng)過(guò)濾波，這種噪聲可能會(huì )影響無(wú)人機和主艦之間的 RF 通信，也無(wú)法達到 EMI 標準。

除了目前在美國海軍進(jìn)行的試驗性部署外，DPI 技術(shù)正在接受許多政府機構、承包商和其他實(shí)體的評估，并已顯示出在其它應用方面的美好前景，如救災應急人員以及大面積監控（公共活動(dòng)、體育場(chǎng)安全等）等。

有 8個(gè)Vicor 高電壓 BCM 并行排列，為 DPI UMAR 的 8 個(gè)獨立旋翼提供動(dòng)力，能夠在并排的旋翼之間共享電源，增加冗余。

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