Silniki do dronów wojskowych to elektryczne układy napędowe, które wytwarzają moment obrotowy niezbędny do napędzania śmigieł i wirników w bezzałogowych statkach powietrznych (UAV) przeznaczonych do celów obronnych. Do typowych konstrukcji należą silniki bezszczotkowe prądu stałego, silniki z wirnikiem wewnętrznym, silniki z wirnikiem zewnętrznym, silniki o strumieniu osiowym oraz specjalistyczne silniki szczotkowe.
Na tej stronie przedstawiono dostawców silników do dronów oraz producentów elektrycznych silników do bezzałogowych statków powietrznych (UAV) przeznaczonych do platform wielowirnikowych, stałopłatowych, VTOL, taktycznych, transportowych oraz o długim czasie lotu.
Przeczytaj Przegląd technologii
Zaawansowane rozwiązania na potrzeby modernizacji sektora obronnego: napędy, czujniki, systemy łączności i rzeczywistości rozszerzonej
Zaawansowane rozwiązania w zakresie ruchu, sterowania i zasilania dla bezzałogowych pojazdów działających w trudnych warunkach misji
Innowacyjne rozwiązania w zakresie precyzyjnych silników i napędów do zastosowań wojskowych i lotniczych o znaczeniu krytycznym
Najnowocześniejsze technologie bezzałogowych statków powietrznych (UAV) dla głównych dostawców sektora obronnego, producentów dronów oraz integratorów systemów
Jeśli projektujesz, budujesz lub dostarczasz Silniki do dronów, Załóż profil, aby zaprezentować swoje możliwości i nawiązać kontakt z osobami, które aktywnie poszukują Twoich rozwiązań.
Silniki dronów wojskowych przekształcają energię elektryczną w moment obrotowy niezbędny do napędzania śmigieł i wirników. W bezzałogowych statkach powietrznych (UAV) przeznaczonych do celów obronnych dobór silnika ma wpływ na ciąg, zasięg, ładowność, właściwości termiczne, sygnaturę akustyczną i termiczną, a także na rozmiar i masę wspomagającej elektroniki mocy. Projekt układu napędowego ma zatem kluczowe znaczenie w sytuacjach, w których należy znaleźć równowagę między osiągami a rozmiarem, masą i mocą.
Seria KBM firmy Kollmorgen.
Większość nowoczesnych układów napędowych elektrycznych bezzałogowych statków powietrznych wykorzystuje silniki z magnesami trwałymi sterowane elektronicznie. Wybór odpowiedniego silnika elektrycznego do drona zależy od konfiguracji statku powietrznego, charakterystyki śmigła, wymaganego momentu obrotowego i prędkości obrotowej, cyklu pracy, chłodzenia, wysokości lotu, dostępnej mocy elektrycznej oraz limitów ciągłych i szczytowych. Należy łącznie uwzględnić sprawność, gęstość mocy, niezawodność oraz zarządzanie temperaturą.
Silniki bezszczotkowe prądu stałego wykorzystują komutację elektroniczną zamiast mechanicznych szczotek do sterowania prądem przepływającym przez uzwojenia. Silnik bezszczotkowy prądu stałego (BLDC) stosowany w dronach charakteryzuje się wysoką sprawnością, szybką reakcją na sterowanie, niskimi wymaganiami konserwacyjnymi oraz korzystnym stosunkiem mocy do masy. Silnik, elektroniczny regulator prędkości (ESC), śmigło oraz zasilanie elektryczne muszą być do siebie dopasowane jako system. Ważnymi parametrami wyboru są prąd ciągły i szczytowy, stała prędkości obrotowej silnika oraz ograniczenia termiczne.
W silniku typu inrunner element obrotowy umieszczony jest wewnątrz nieruchomego stojana. Taka konfiguracja pozwala na osiągnięcie wysokich prędkości obrotowych przy zachowaniu kompaktowej budowie, dzięki czemu nadaje się do mniejszych śmigieł, wentylatorów kanałowych lub przekładni redukcyjnych. Wybór silnika typu inrunner do bezzałogowego statku powietrznego (UAV) wymaga uwzględnienia zakresu prędkości obrotowych, momentu obrotowego, napięcia, obciążeń łożysk oraz wymagań dotyczących chłodzenia.
W silnikach z wirnikiem zewnętrznym część obrotowa znajduje się na zewnątrz stojana, co zwiększa promień wirnika i zapewnia użyteczny moment obrotowy przy niższych prędkościach obrotowych. Rozwiązanie to może być odpowiednie dla układów śmigłowych z napędem bezpośrednim, w których wyeliminowanie przekładni zmniejsza złożoność konstrukcji i masę. Bezszczotkowe silniki typu outrunner do dronów znajdują zastosowanie w multirotorach, statkach powietrznych o pionowym starcie i lądowaniu (VTOL) oraz innych statkach powietrznych wymagających stosunkowo wysokiego momentu obrotowego śmigła. Należy również zwrócić uwagę na wyważenie, łożyska i chłodzenie.
Silniki o strumieniu osiowym kierują strumień magnetyczny głównie wzdłuż wału silnika, a nie promieniowo w poprzek niego. Ich geometria pozwala na tworzenie kompaktowych silników o wysokim momencie obrotowym i gęstości mocy – cechach cennych w przypadku silników elektrycznych stosowanych w lotnictwie, gdzie przestrzeń i masa podlegają ścisłym ograniczeniom. Przydatność tych silników zależy również od chłodzenia, integralności wirnika oraz możliwości produkcyjnych.
Silniki prądu stałego ze szczotkami wykorzystują mechaniczne szczotki i komutator zamiast komutacji elektronicznej. Ich proste wymagania sterowania mogą odpowiadać niektórym mechanizmom o niskiej mocy, krótkiej żywotności lub specjalistycznym zastosowaniom, jednak zużycie szczotek, iskrzenie, konieczność konserwacji oraz niższa sprawność sprawiają, że są one mniej atrakcyjne jako główny napęd. W silniku małego drona może zatem zostać zastosowana technologia szczotkowa, w przypadku której prostota i koszt przeważają nad zaletami silników bezszczotkowych.
Rozwiązania w zakresie napędu elektrycznego firmy UAV Propulsion Tech.
Statkami powietrznymi typu multirotor steruje się poprzez zmianę ciągu w poszczególnych wirnikach, co stawia wysokie wymagania w zakresie szybkości reakcji i kontroli prędkości. Silniki quadkopterów muszą zapewniać wystarczającą ciągłą moc, umożliwiającą długotrwały lot w zawisie. W przypadku silników do dronów o dużej ładowności wraz ze wzrostem masy statku powietrznego i ładunku coraz większego znaczenia nabierają takie czynniki, jak dostarczanie momentu obrotowego, zarządzanie temperaturą, wydajność układu zasilania, nadmiarowość oraz reakcja na awarie.
Silnik drona o stałym skrzydle wytwarza ciąg do przodu, podczas gdy skrzydła generują siłę nośną. System napędowy można zatem zoptymalizować pod kątem wydajności lotu przelotowego, zachowując jednocześnie wystarczającą moc do startu, wznoszenia, manewrowania oraz innych faz obciążenia. Kluczowe znaczenie dla wydajnego napędu ma dopasowanie średnicy i skoku śmigła do prędkości obrotowej silnika, momentu obrotowego, napięcia oraz warunków pracy.
Silniki elektrycznew bezzałogowych statkach powietrznych typu VTOL mogą być przeznaczone wyłącznie do generowania siły nośnej, lotu do przodu lub do obu tych funkcji. Konstrukcje typu „lift-and-cruise” wykorzystują oddzielne zespoły napędowe, natomiast statki powietrzne z wirnikami przechylnymi i skrzydłami przechylnymi przekierowują ciąg podczas przejścia między trybami. Takie rozwiązania wymagają koordynacji między silnikami, elektroniką mocy, układami sterowania lotem, układem chłodzenia oraz logiką zarządzania awariami.
Silniki do amunicji krążącej z napędem elektrycznym należy dobierać z uwzględnieniem pełnego profilu misji, obejmującego wystrzelenie, wznoszenie, lot przelotowy, krążenie oraz lot końcowy. Priorytetami mogą być: kompaktowa konstrukcja, wytrzymałość, niski poziom hałasu i emisji cieplnej, regulacja prędkości oraz wydajna, długotrwała praca. Dobór silnika i śmigła musi uwzględniać punkty pracy podczas lotu krążącego oraz lotu końcowego.
Bezzałogowe statki powietrzne (UAV) transportowe mogą wywierać znaczne obciążenia na układ napędowy podczas startu, zawisu, manewrowania oraz pracy przy dużej masie całkowitej. Silniki dronów do transportu ciężkich ładunków wymagają zatem odpowiedniej zdolności do dostarczania stałego momentu obrotowego, rezerw termicznych, łożysk, elektroniki mocy oraz odporności na awarie. Istotne znaczenie mają również powtarzające się cykle wysokiego obciążenia oraz wahania ładunku.
W silnikachmałych dronów kładzie się nacisk na niską masę, kompaktową budowę, wydajność oraz kompatybilność z lekkimi akumulatorami i regulatorami prędkości (ESC). Operacje taktyczne mogą narażać układy napędowe na wibracje, kurz, wilgoć, wahania temperatury oraz wielokrotną obsługę. Cały zespół napędowy musi pozostawać niezawodny i łatwy w konserwacji w przewidzianym środowisku eksploatacji.
Zmniejszona gęstość powietrza na dużych wysokościach wpływa na wydajność śmigła i może ograniczyć konwekcyjne chłodzenie silnika. Silniki bezzałogowych statków powietrznych o długim czasie lotu wymagają wysokiej sprawności, ponieważ straty elektryczne generują ciepło i zużywają zgromadzoną energię. Projektanci powinni uwzględnić obniżenie parametrów znamionowych na dużych wysokościach, izolację, smarowanie łożysk, chłodzenie, dobór rozmiarów śmigła oraz efektywny zakres pracy.
Silniki dronów wojskowych stanowią część połączonego systemu napędowego i sterowania lotem. Do ważnych punktów integracji należą:
Na poziomie statku powietrznego należy również ocenić kompatybilność elektromagnetyczną, chłodzenie, izolację drgań oraz nadmiarowość.
Wymagania kwalifikacyjne różnią się w zależności od programu lotniczego, instalacji oraz przewidywanego środowiska eksploatacji. Istotne czynniki, które należy wziąć pod uwagę, mogą obejmować:
Kwalifikacja powinna uwzględniać zainstalowany układ napędowy oraz środowisko eksploatacyjne, a nie ograniczać się wyłącznie do samodzielnych testów silnika.
Prace rozwojowe w coraz większym stopniu koncentrują się na wyższej mocy właściwej, zwiększonej sprawności, zmniejszonym obciążeniu termicznym, odporności na awarie oraz ściślejszej integracji układu napędowego. Istotne kierunki rozwoju obejmują:
W przypadku przyszłych silników dronów wojskowych postępy w zakresie architektury, materiałów, elektroniki mocy, chłodzenia, monitorowania stanu technicznego oraz integracji będą prawdopodobnie rozwijać się równolegle, ponieważ projektanci dążą do zwiększenia możliwości bez nieproporcjonalnego wzrostu masy systemu.
Wyszukiwanie firm i produktów
Subskrybuj cotygodniowy eBrief
Najnowsze osiągnięcia inżynieryjne i techniczne prosto do Twojej skrzynki odbiorczej - dołącz do tysięcy inżynierów, którzy je otrzymują.