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Vicor高壓BCM助推動原地懸空通信及監控系統
[SmartAuto 報導]   2020年10月08日 星期四 瀏覽人次: [2013]

固定翼無人機可帶來高速穿越空域的能力,但它們無法用於需要靜止不動的空中飛行的應用,這種飛行對於持續空中監控和通信應用而言極為重要。早期對繫留無人飛艇的實驗揭示了一個基本挑戰,那就是它們在強風條件下,相對而言無法保持靜止不動。因此需要一種新解決方法,Dragonfly Pictures公司(DPI)於是開發了一種新型無人機—原地懸空繫留無人機。

由8個Vicor高電壓BCM4414模組並聯排列運行,為DPI UMAR的8個獨立旋翼提供動力,能在旋翼之間共享電源,增加冗餘
由8個Vicor高電壓BCM4414模組並聯排列運行,為DPI UMAR的8個獨立旋翼提供動力,能在旋翼之間共享電源,增加冗餘

不同於電池供電的多旋翼無人機需要每20分鐘更換一次電池,繫留無人機通過一根連接基站的電線接收電源,因此可以在空中停留數小時,甚至幾天時間。DPI的繫留多旋翼無人機旨在用於跟蹤尾隨移動主機平台,包括船艦、船隻、卡車以及其它無人駕駛地面交通工具等。

優化功率密度的電源架構

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模組實現高效轉換(98%),從800V降轉至50V的熱損耗僅2%。高壓BCM封裝小,多種多樣安裝方式,對於實現功率密度極高的輕量級機載系統特別珍貴。

DPI副總裁Joe Pawelczyk表示:「使用Vicor電源模組,我們已能降低無人機上所有組件的重量,從而可在攜帶所需任務載荷的同時,新增飛行高度和氣流速度。其他任何公司都無法真正提供Vicor產品的功率密度,所以我們可以通過其組件實現最高水準的機動性、效能和懸停控制。這可新增DPI繫留無人機的載荷能力、飛行高度和速度。」

由8個Vicor高電壓BCM4414模組並聯排列運行,為DPI UMAR的8個獨立旋翼提供動力,能在旋翼之間共享電源,增加冗餘。Vicor模組技術極少的高頻諧波特性加上在Vicor高壓BCM模組中整合集成的EMI濾波器,幫助最大限度減少了EMI雜訊,在尺寸和重量上都比傳統DC-DC轉換器大量減少。如果沒經濾波,雜訊可能會影響無人機和主艦之間的RF通信,也無法達到EMI標準。

除了現時在美國海軍進行的試驗性部署外,DPI科技正在接受許多政府機構、承包商和其他實體的評估,並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、體育場安全等)等。

DPI的繫留多旋翼無人機

與固定翼無人機相比,DPI的繫留多旋翼無人機具有多項優勢,包括垂直起降功能、不需要跑道和發射台,也不需要回收設備。與飛艇不同的是,它們還能實現持續、靜止不動的定位,即使是在天氣不穩定以及風速變化莫測的情況下也是如此。

DPI的軍用/工業級無人多旋翼空中繼電器(UMAR)繫留無人機具有防雨、防雪、防塵和防熱效能,同時針對鹹水海洋環境進行了專門優化。

UMAR無人機的獨特優勢在於:通過繫線持續供電,它可以在500英尺的高空提供長達超過400個小時的不間斷運行時間和工作。但繫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人機,這有助於使用最細、最輕的繫線,反過來又能新增無人機的機動性和機載有效載荷。

UMAR無人機在8至10kW的功率級下工作,功能非常強大,能在惡劣的海洋風暴條件下保持持續、靜止不動的定位。這一挑戰通常會因影響主艦定位的洶湧海水/海浪而變得更複雜。因此,無人機需要足夠的功率容量和敏捷性,才能加速旋翼提升的速度並即時響應短期或長期爆發的偏航。

在多旋翼無人機中,必須在盡可能最小的輕量級封裝外殼中實現高壓轉換。UMAR上帶的8個獨立旋翼需要複雜的互連PCB電路,因此電源組件層的任何空間節省,都可以重新用於其它增值組件。

UMAR無人機作為機載RF天線部署時,可以將船艦的無線直線監視距離從8英里擴展到30英里。

DPI的繫留無人機在實際操作條件下進行了廣泛的測試,現時已經完全達到美國海軍在海洋/海洋環境中用於情報、監控與偵察(ISR)、通信與視頻應用的標準。

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