Die Rolle des Hybridantriebs bei der Verlängerung der Missionsdauer von UAVs

Wenn die meisten Leute an UAVs denken, denken sie wahrscheinlich an Drohnen, und tatsächlich sind viele UAVs kleinere, unbemannte Fahrzeuge. Allerdings sind nicht alle UAVs Drohnen im engeren Sinne, da es sich um hochkomplexe und hochsensible Ausrüstungsgegenstände handeln kann, die das Militär bei strategischen Einsätzen einsetzt. 

Einer der berühmtesten und ikonisch UAVs sind bis heute die General Atomics MQ-1 Predator, das bis zu 100 Oktan Treibstoff für Hubkolbenmotoren verbrauchte und vom US-Militär im Irak und in Afghanistan mit großer Wirkung eingesetzt wurde. Seine entscheidende Stärke bestand darin, dass es stundenlang in der Luft bleiben konnte, wodurch das Risiko für Piloten beim Sammeln von Informationen und in einigen Fällen beim Abfeuern von Raketen verringert wurde. 

UAV-Antrieb

Hybridantrieb ermöglicht es einem Fahrzeug, mehrere Kraftstoff- oder Energiequellen zu kombinieren, um die Leistung zu verbessern. So wie ein Hybridauto Strom und Gas nutzt, kann ein UAV einen internen Verbrennungsmotor (ICE) und elektrische Energie nutzen, um sich vorwärts zu bewegen. 

Zu den Vor- und Nachteilen der Verwendung eines ICE in einem UAV gehören: 

Vorteile

• Verbrennungsmotoren sind ideal für Situationen, in denen UAVs über einen längeren Zeitraum oder für einen längeren Einsatz Strom benötigen. 

• ICE ermöglicht einfaches und schnelles Auftanken. Bei der Rückkehr kann der Tank sofort gefüllt und schnell wieder verschickt werden. 

• ICE-Motoren bieten viel Leistung, sodass UAVs schwerere Lasten transportieren können. 

Nachteile

• Damit Verbrennungsmotoren weiterhin funktionieren, müssen sie regelmäßig gewartet und repariert werden. Sie können auch schwieriger zu reparieren sein, da ICE-Systeme komplex sind. Beides bedeutet, dass ein mit ICE-Strom betriebenes UAV bei Bedarf möglicherweise nicht verfügbar ist. 

• Verbrennungsmotoren können laut sein und sind daher für Spionage- und verdeckte Arbeiten ungeeignet. 

• ICE-Systeme können schwer sein, was sich auf die Geschwindigkeit und Reichweite des UAV auswirken kann. 

Was ist ein Verbrennungsmotor (ICE)?

Im Zusammenhang mit UAVs ist ICE die Abkürzung für Internal Combustion Engine. Verbrennungsmotoren funktionieren durch die Verbrennung von Kraftstoffen wie Gas oder Diesel. Um diesen Kraftstoff verbrennen zu können, muss ein Verbrennungsmotor den Kraftstoff zunächst mit Luft mischen und diese Mischung dann zünden. Es ist die Energie dieser Verbrennungsreaktion, die die Energie erzeugt, die zum Antrieb eines Fahrzeugs erforderlich ist. 

Der Verbrennungsmotor ist ein Motortyp, der seit dem 18. Jahrhundert verwendet wird, daher ist die Idee an sich sicherlich keine neue Idee. Tatsächlich war es bis vor Kurzem, als wir begannen, elektrische Energie für den Fahrzeugantrieb zu nutzen, für viele Fahrzeuge, darunter auch Flugzeuge und Flugdrohnen, die einzige Treibstoffoption. 

Was ist ein elektrisches Antriebssystem (EPS)?

EPS, auch elektrische Antriebssysteme genannt, sind in ihrer einfachsten Form Batterien. UAVs beziehen aus diesen Batterien die Energie, die sie zum Antrieb benötigen und die ihnen den Flug ermöglicht. 

Elektrische Energiequelle für UAVs

Es gibt mehrere elektrische Energiequellen, die UAVs nutzen können: 

Batterie: 

Das erste ist, wie bei einem Elektroauto, eine Batterie. Eine Batterie dient dazu, elektrische Energie zu speichern und sie abzugeben, um das Antriebssystem des UAV zu aktivieren und aufrechtzuerhalten. RQ-4 Global Hawk UAVs, die vom US-Militär eingesetzt werden, nutzen Lithium-Ionen-Batterien als Antrieb. 

Ladestationen: 

Einige Batterien sind wiederaufladbar, was bedeutet, dass Sie durch Anschließen die elektrische Energiequelle eines UAV aufladen können, anstatt die Batterie austauschen zu müssen. Zum Beispiel die MQ-9 Reaper muss nach einer Mission aufgeladen werden. 

Solar: 

Es macht Sinn, dass ein Fahrzeug, das die meiste Zeit in der Luft verbringt, Solarpaneele zum Aufladen seiner Batterie nutzt. Das ist genau das, was einige UAVs tun wie dieses hier tun.

Generatoren: 

Einige UAVs, wie die, die bei erhältlich sind epropelled.comsind so konzipiert, dass ein kleinerer Verbrennungsmotor einen kleinen Generator antreibt. Mit diesem Generator kann Energie erzeugt werden, um die Batterien des UAVs während des Flugs aufzuladen. 

Zu den Vor- und Nachteilen der Verwendung eines EPS in einem UAV gehören: 

Vorteile 

• EPS-betriebene UAVs enthalten weniger bewegliche Teile. Das bedeutet, dass sie einfacher zu reparieren sind als ein UAV, das auf einem ICE-System läuft. 

• EPS sind viel leiser als ICE-betriebene UAVs und eignen sich daher gut für Spionage- und verdeckte Arbeiten. 

• UAVs mit EPS können bei heiklen und subtilen Aufgaben einfacher und präziser gesteuert werden. 

Nachteile 

• EPS-betriebene UAVs laufen genauso lange wie ICE-betriebene UAVs, da die Batterien schneller leer sind als Benzin. Das bedeutet, dass EPS-UAVs nur für kürzere Missionen geeignet sind. 

• EPS-betriebene UAVs können nicht so viel Gewicht heben wie eine ICE-betriebene Version, was bedeutet, dass ihr Einsatz in Kriegs- und Hilfsgebieten möglicherweise eingeschränkter ist. 

• ESP-UAVs basieren auf einer komplizierteren Technologie, was bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit größer ist, dass etwas schief geht. 

• EPS-UAVs müssen außerdem nach jeder Mission aufgeladen werden. Dies bedeutet, dass ihre Bearbeitungszeit länger ist und es zu Verzögerungen kommen kann, bevor sie wieder verwendet werden können. 

UAV-Hybridantrieb

Aus den obigen Informationen können Sie ersehen, dass sowohl ICE-Systeme als auch EPS einige hervorragende Vorteile bieten, wenn sie auf UAV-Antriebe angewendet werden. Sie werden jedoch auch erkennen, dass die Wahl der ICE- oder EPS-Antriebsoptionen für den UAV-Antrieb einige deutliche Nachteile mit sich bringt. 

Was ist ein UAV-Hybridantrieb?

Bei UAV-Hybridantrieben verwenden unbemannte Luftfahrzeuge eine Kombination aus ICE und EPS als Treibstoff. Zu den Hauptvorteilen des UAV-Hybridantriebs gehört, dass er es ihnen ermöglicht, lange Strecken zu fliegen und gleichzeitig in den leisen Modus wechseln zu können, wenn sie ihr Ziel erreichen. 

Die gute Nachricht ist, dass viele UAVs jetzt damit beginnen, Hybridantriebssysteme zu verwenden, die Verbrennungsmotoren mit der Nutzung elektrischer Energie kombinieren. Auf diese Weise können sie die Vorteile beider Arten von Stromversorgungssystemen nutzen und gleichzeitig einige der großen Nachteile beseitigen, die bei der Verwendung nur eines einzigen Stromversorgungssystems auftreten. 

Schauen wir uns die Vorteile des Einsatzes von Hybridantrieben im Bereich UAVs genauer an

Vorteile des Einsatzes von Hybridantriebssystemen in UAVs für Militäreinsätze

• Erhöhte Missionsausdauer 

Der erste und vielleicht wichtigste Vorteil des Einsatzes von Hybridantriebssystemen in UAVs besteht darin, dass sie die Missionsdauer verlängern. 

Bei der erweiterten UAV-Missionsdauer geht es darum, sicherzustellen, dass ein unbemanntes Luftfahrzeug so lange wie möglich in der Luft bleiben kann. Eine längere Missionsdauer durch ein Hybridantriebssystem bedeutet, dass das UAV einen kleinen Verbrennungsmotor zur Stromerzeugung verwendet, der dann zum Vorwärtstreiben des Fahrzeugs oder zum Aufladen seiner Batterien in der Luft verwendet wird. Dadurch können UAVs nicht nur längere Strecken zurücklegen, sondern auch mehr Boden zurücklegen und die anstehende Aufgabe erledigen, ohne auftanken oder aufladen zu müssen. 

• Erhöhte betriebliche Flexibilität

Zur betrieblichen Flexibilität von UAVs gehört die Möglichkeit, auf unterschiedlichem Gelände starten und landen zu können, eine Reihe von Werkzeugen mitführen zu können und bei jedem Wetter fliegen zu können. 

Diese Art von betriebliche Flexibilität ist wichtig, weil es bedeutet, dass eine einzige Drohne für ein breiteres Spektrum von Missionen eingesetzt werden kann, einschließlich Lieferung sowie Such- und Rettungseinsätzen. Dies trägt dazu bei, dass das Militär Geld und Zeit spart, da es nicht auf ein spezialisiertes UAV für einen bestimmten Auftrag warten muss. 

Diese erhöhte betriebliche Flexibilität wird durch den Wechsel zwischen Gas und Strom bei Bedarf erreicht. Beispielsweise liefert Gas bei schlechtem Wetter mehr Leistung für einen sichereren Start, während ein UAV dann auf Elektroantrieb umgestellt werden kann, um feinfühligere und reaktionsfähigere Manöver zu ermöglichen. 

• Erhöhte Tarnung 

Bei der Tarnung eines UAV geht es vor allem darum, das Risiko zu minimieren, dass es gesehen oder gehört wird. Stealth ist besonders bei militärischen Anwendungen wichtig, da es bedeutet, dass der Feind nicht auf die Anwesenheit des UAV aufmerksam gemacht wird und die Mission nicht gefährdet wird. Hybridantrieb kann UAVs dabei helfen, Erfolg zu haben bessere Tarnung weil es ihnen ermöglicht, auf Strom umzusteigen, der viel leiser ist als Gas. Dies bedeutet, dass Gas verwendet werden kann, um sicherzustellen, dass das UAV eine weite Strecke zurücklegen kann, um sein Ziel zu erreichen. Sobald es ankommt, kann Strom verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Tarnung bei der Umsetzung des Missionsziels gewahrt bleibt. 

• Bessere Kraftstoffeffizienz

Kraftstoffeffizienz ist die Rate, mit der ein UAV Treibstoff verbraucht. Elektrobetriebene UAVs verbrauchen Kraftstoff schneller, was ihre Reichweite einschränken kann. Wenn jedoch elektrischer Strom mit Gas in einem Hybridantriebssystem kombiniert wird, können UAVs immer noch weite Strecken zurücklegen und längere Zeit in der Luft verbringen, ohne dass sie aufgetankt werden müssen. Dies bedeutet, dass Missionen nicht beendet werden müssen, bevor sie abgeschlossen sind.