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. 

Eines der berühmtesten und kultigsten UAVs bis heute ist der General Atomics MQ-1 Predator, , der bis zu 100 Oktan Treibstoff für Hubkolbenmotoren verbrauchte und vom US-Militär im Irak und in Afghanistan mit großem Erfolg eingesetzt wurde. Seine entscheidende Stärke bestand darin, dass es stundenlang in der Luft bleiben konnte, was das Risiko für Piloten verringerte, während es Informationen sammelte und in manchen Fällen Raketen abfeuerte. 

UAV-Antrieb

Hybridantrieb ermöglicht 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 ICE (Verbrennungsmotor) verwenden. und elektrische Energie, 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 eine Mission Strom benötigen. 

• ICE ermöglicht ein einfaches und schnelles Auftanken. Der Tank kann bei ihrer Rückkehr sofort gefüllt werden und sie können schnell wieder verschickt werden. 

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

Nachteile

• ICE-Motoren erfordern regelmäßige Wartung und Reparatur, um weiterhin funktionieren zu können. 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. 

• ICE-Motoren können laut sein, was sie für Spionage- und verdeckte Arbeiten ungeeignet macht. 

• 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 Kraft erzeugt, die zum Antrieb eines Fahrzeugs erforderlich ist. 

Der Verbrennungsmotor ist ein Motortyp, der seit dem 19. Jahrhundert verwendet wird, daher ist es an sich sicherlich keine neue Idee. Tatsächlich war es bis vor kurzem, als wir begannen, elektrische Energie für den Fahrzeugantrieb zu nutzen, die einzige Kraftstoffoption, die für viele Fahrzeuge, einschließlich Flugzeuge und Flugdrohnen, verwendet wurde. 

Was ist ein elektrisches Antriebssystem (EPS)?

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

Quelle elektrischer Energie für UAVs

Es gibt mehrere elektrische Energiequellen, die UAVs nutzen können: 

Batterie: 

Die 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 verwendet werden, verwenden Lithium-Ionen-Batterien für den 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 muss der MQ-9 Reaper nach einer Mission aufgeladen werden. 

Solar: 

Es macht Sinn, dass ein Fahrzeug, das die meiste Zeit in der Luft verbringt, Sonnenkollektoren verwendet, um seine Batterie aufzuladen. Genau das tun einige UAVs wie dieses .

Generatoren: 

Einige UAVs, wie die von epropelled.com, sind so konzipiert, dass sie einen verkleinerten Verbrennungsmotor verwenden, um einen kleinen Generator anzutreiben. 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 lassen sich bei heiklen und subtilen Aufgaben leichter genau steuern. 

Nachteile 

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

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

• ESP-UAVs basieren auf komplizierterer 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 Durchlaufzeit länger ist und es zu Verzögerungen kommen kann, bevor sie wieder eingesetzt werden können. 

UAV-Hybridantrieb

Aus den oben genannten 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 von ICE- oder EPS-Antriebsoptionen für den UAV-Antrieb einige deutliche Nachteile mit sich bringt. 

Was ist ein UAV-Hybridantrieb?

Bei einem UAV-Hybridantrieb verwenden unbemannte Luftfahrzeuge eine Kombination aus ICE und EPS als Treibstoff. Zu den Hauptvorteilen des UAV-Hybridantriebs gehört, dass er ihnen das Fliegen über weite Strecken ermöglicht und gleichzeitig in den leisen Modus wechseln kann, 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 von den Vorteilen beider Arten von Antriebssystemen profitieren und gleichzeitig einige der großen Nachteile beseitigen, die auftreten, wenn nur ein einziges Antriebssystem verwendet wird. 

Lassen Sie uns die Vorteile des Einsatzes von Hybridantrieben im Bereich von UAVs genauer betrachten

Vorteile des Einsatzes von Hybridantriebssystemen in UAVs für militärische Missionen

Erhöhte Mission Ausdauer 

Der erste und vielleicht wichtigste Vorteil der Verwendung 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 nutzt, 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 Fähigkeit, auf verschiedenen Geländen zu starten und zu landen, eine Reihe von Werkzeugen zu tragen und bei jedem Wetter fliegen zu können. 

Diese Art von operative Flexibilität ist wichtig, weil sie bedeutet, dass eine einzelne Drohne in einem größeren Spektrum von Einsatzgebieten eingesetzt werden kann Missionen, einschließlich Lieferung sowie Such- und Rettungseinsätzen. Dies trägt dazu bei, dass das Militär Geld und Zeit spart, da es nicht auf ein spezielles 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 Strom umgeschaltet werden kann, um für feinere und reaktionsfähigere Manöver aktiviert zu bleiben. 

Erhöhte Tarnung 

Bei der Tarnung eines UAV geht es 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. Der Hybridantrieb kann dazu beitragen, dass UAVs eine bessere Tarnung erreichen, da sie dadurch auf Elektroantrieb umsteigen können, der viel leiser als Gas ist. Dies bedeutet, dass Gas verwendet werden kann, um sicherzustellen, dass das UAV eine weite Strecke zurücklegen kann, um sein Ziel zu erreichen. Sobald es angekommen ist, kann dann elektrischer Strom verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Tarnung gewahrt bleibt, während das Missionsziel erreicht wird. 

Bessere Treibstoffeffizienz

Kraftstoffeffizienz ist die Rate, mit der ein UAV Treibstoff verbraucht. Elektrobetriebene UAVs verbrauchen Kraftstoff schneller, was ihre Reichweite einschränken kann. Wenn jedoch elektrische Energie 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.