集群化無人機自主無線補能系統(tǒng)
2023-12-31
8TH CAIEC · 新星獎 · 山東大學 · 航空工業(yè)第一飛機設計研究院
1. 公司簡介:
山東大學(Shandong University),位于山東省濟南市,是中華人民共和國教育部直屬全國重點大學,中央直管副部級建制,位列國家“雙一流”、 “985工程”、“211工程”。
航空工業(yè)第一飛機設計研究院是我國目前集殲擊轟炸機、轟炸機、民用飛機、運輸機和特種飛機設計研究于一體的國家級大中型軍民用飛機設計研究院,是航空工業(yè)及陜西省首家獲得國家認證的“國家級工業(yè)設計中心”、“國家國際聯(lián)合研究中心”,隸屬于中國航空工業(yè)集團有限公司。
2. 項目簡介:
無人機的廣泛應用受制于充電時間長、充電效率低的問題,影響其自主作業(yè)時間并阻礙無人機長周期、遠距離自動化作業(yè)。為解決這些挑戰(zhàn),本項目設計了一種基于無人機的新型動態(tài)無線充電系統(tǒng),可實現(xiàn)多架無人機同時高效動態(tài)能量補給。該系統(tǒng)采用高功率發(fā)射端和空間全向線圈結構,發(fā)射端最高可實現(xiàn)30kW的能量輸出,大幅擴展了無人機的作業(yè)區(qū)域和自動化水平。此外,本項目采用的能量與信息同步傳輸技術,可靠的實現(xiàn)了系統(tǒng)狀態(tài)的實時監(jiān)控,確保了傳輸過程的安全可靠。
3. 核心優(yōu)勢:
項目優(yōu)勢主要有四個部分,首先是中繼補能增程的模式,可以大大提升巡檢效率拓寬巡檢范圍。第二是我們的空間磁場均勻,可以降低懸停充電過程中的精度。第三是通過電路結構設計,使得系統(tǒng)具有發(fā)射線圈電流恒定和輸出電壓恒定的固有電路特性,也就是說充電區(qū)域內(nèi)磁場強度是恒定的,多架飛機同時充電時可以做到互不干擾。并且采用分布式的控制技術,可靠的實現(xiàn)恒流電池充電控制。同時,我們引入無源諧波抑制單元來提高動態(tài)充電的效率,目前我們樣機的實測功率1kw,單機充電時效率為74%,雙機同時充電的效率為82%。第四是懸停的補能方式可以不依賴著陸點進行快速補能,有較強的環(huán)境適應性。