圖 3：LT8640 Silent Switcher 穩(wěn)壓器

電源系統(tǒng)

本文之前已經(jīng)強(qiáng)調(diào)過，一些 IC 級(jí)電源技術(shù)進(jìn)步支持了 UAV 及傳感器有效載荷的持續(xù)變化，不過，機(jī)載動(dòng)力源的選擇也是影響總體性能的核心因素。隨著人們?nèi)找鎸Ｗ⒂陂_發(fā)成本更低、尺寸更小、重量更輕的 UAV，內(nèi)燃型動(dòng)力源的吸引力下降了，燃料電池技術(shù)成為可能的選擇，尤其是對(duì)續(xù)航時(shí)間長、平均功率需求低的任務(wù)而言。

美洲獅 (Puma) 系列小型 UAV 正在試驗(yàn)的一種燃料電池將飛行時(shí)間從 150 分鐘 (使用 LiSO2 電池時(shí)) 延長到將近 5 小時(shí)，整個(gè)燃料電池系統(tǒng)重約 2 千克，功率與重量之比約為 1kW/千克。

圖 4：UAV 動(dòng)力源的功率與重量之比

Power-to-Weight Ratio：功率與重量之比

Solar PV：太陽能光伏電池

Lithium-Ion Battery Types：鋰離子型電池

Fuel Cells：燃料電池

Piston/Radial Engines：活塞 / 徑向引擎

Turbofan/Turboprop Engines：渦扇 / 渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)

燃料電池的位置在電池和內(nèi)燃機(jī)解決方案之間，具備環(huán)保優(yōu)勢，但確實(shí)面臨一些燃料處理和存儲(chǔ)問題，不過通過在可更換燃料盒中存儲(chǔ)顆粒狀氫，可以克服這類問題。

小型 UAV 和 NUAV 最有可能繼續(xù)使用鋰離子電池，視配置不同而不同，用單節(jié)電池就能使 NUAV 飛行大約 30 分鐘。較長續(xù)航時(shí)間和較大型的型號(hào)將需要多節(jié)電池設(shè)計(jì)，這類設(shè)計(jì)可受益于用 LTC3300 等 IC 實(shí)現(xiàn)的電池容量平衡技術(shù)，這種技術(shù)可最大限度延長系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間。飛行高度很高、充當(dāng)偽衛(wèi)星的 UAV，例如谷歌以及其他公司正在開發(fā)、將來擬用于提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的 UAV，也可以用太陽能動(dòng)力取代電池。這類系統(tǒng)需要在因輻射作用增強(qiáng)可能導(dǎo)致單粒子翻轉(zhuǎn)的環(huán)境中保持可靠運(yùn)行，因此復(fù)雜性會(huì)提高，而且也許需要專門規(guī)定所使用 IC 的特性，并對(duì)這些 IC 進(jìn)行專門測試。

結(jié)論

現(xiàn)在，無人操作系統(tǒng)在武裝部隊(duì)中起著不可或缺的作用，軍方提供的大量資金促進(jìn)了這類系統(tǒng)的快速開發(fā)，開發(fā)焦點(diǎn)尤其集中在較小型、價(jià)格較低的 UAV 系統(tǒng)上。

隨著傳感器有效載荷和 UAV 平臺(tái)電子系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，電源鏈和機(jī)載動(dòng)力源的效率對(duì)于提供足夠高的運(yùn)行性能變得至關(guān)重要了，新型 IC 電源解決方案正在幫助實(shí)現(xiàn) SWaP 目標(biāo)。

飛行高度很高的 UAV 和續(xù)航時(shí)間非常長的任務(wù)正在推進(jìn)對(duì)太陽能、燃料電池等新型電源的需求，而使用新型電源又意味著需要新型 IC。