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混合无人机携带较重的有效载荷以获得更大的距离

经过罗伯·马西森|2017年8月7日,

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MIT校友长期Phan Sm'99,Phd'12是一家技术创新者和企业家,在他的腰带下有几个工程“第一款”。

上世纪90年代中期,潘帮助制造了世界上第一架全自动直升机——德雷柏小型自动飞行器。21世纪初在华尔街工作时,他成为高频交易系统的先驱,该系统由功能强大的计算机组成,能迅速完成大量交易。

作为联合创始人,首席执行官和顶级飞行技术的首席技术官,Phan现在是第一个商业化混合燃气静态的企业家之一。无人机提供范围内,有效载荷尺寸和电池供电的电源增加级数。

这种混合无人机将于今年秋季上市,有助于实现无人机包裹递送,并增强作物成像、军事监视、应急响应和远程基础设施检查等应用的能力。随着这家初创公司继续开发混合无人机电源,这项技术也可能为人类飞行铺平道路。

“关键是具有丰富的力量和总能量。“这就是汽油和汽油给你的东西,”Phan说。“使用汽油等高能密度的能源,并将其转换为电力,有效地进行,使您相当于”超级电池“。

许多无人机靠电池运行,每次充电可以飞行15到30分钟,最大有效载荷为5磅。Top Flight的无人机可以飞行超过2.5小时,飞行距离可达100英里,携带重量可达20磅。

无人机可以为任何数量的工业强度应用定制。发动机重约17磅,可以产生高达10千瓦的电力。它采用汽油产生驱动电梯电机的电力,使备用电池充电,电源包括计算,传感器和通信设备。船上电池永远不需要充电;用户只需重新填充油箱并再次飞行。飞行控制可以全面或半自动模式操作。

随着几个麻省理工学院校友的招聘,启动正在静静地开发一种100千瓦的混合无人机,可以提升100公斤 - 足以携带人类或两大 - 长达三个小时。NASA,优步和许多航空航天公司目前正在努力建设空中出租车,小型自主飞机,这些飞机将在大城市周围穿梭。但是,Phan说,这些可以持续大约10分钟的空降。顶级航班的技术将使他们更加实用,让枢纽到枢纽到枢纽。

“有了100千瓦的混合动力引擎,空中出租车之类的概念就变得可行了,”他说。“到2020年,你可能会看到无人机载人飞行。”

“天空的丰田普锐斯”

顶级航班的故事始于2000年代后期,当时Phan被回忆两次解决不同的工程问题 - 两次导致初创公司。

2009年,潘的前顾问桑杰·萨尔马(Sanjay Sarma),现为弗雷德·弗劳尔斯堡和丹尼尔·弗劳尔斯堡机械工程教授和开放学习副总裁,请他报名攻读博士课程,研究广域热成像。潘的研究成为潘和萨玛创业公司的核心ess,其中部署了带有热成像屋顶钻机的汽车,可以创建房屋和建筑物的热图,以检测能量泄漏。

2014年,麻省理工学院林肯实验室(MIT Lincoln Laboratory)情报、监视、侦察和战术系统部(Intelligence, Surveillance, Reconnaissance and Tactical Systems Division)负责人罗伯特·申(Robert Shin)找到潘,请他帮忙解决无人机的有效载荷和续航问题。

Phan和其他麻省理工学院研究人员通过概念化和设计用于无人机的微观混合动力电动发动机来拍摄问题。“我们说,'如果我们为天空建造丰田普锐斯怎么办?”“藩说,笑。

混合动力电动发动机更容易在汽车中建造,因为除其他外,体重和体积抑制较少。无人机上的发动机必须小而轻巧,同时提供相同数量的电力。这产生了具有过度振动和热量的主要技术挑战。“发动机经常会融化,因为你很热,”Phan说。

使用各种传热和控制技术 - 如战略性地结合小型风扇,散热片和橡胶振动阻力 - 该团队解决了这些问题,并在通用无人机上初始被打开了原型混合动力车引擎。他们的计算预测了混合动力无人机将飞为一小时 - 但它飞了近2.5小时。

“灯泡走了,”凤说。“我们就像,你还能用什么可以飞走几个小时的无人机?”

潘于2014年与萨尔玛和其他麻省理工学院的工程师一起创立了这家初创公司,并在马萨诸塞州马尔登的一家遥控直升机业余爱好店开展业务,2016年在该市开设了一个独立的总部。经过几轮融资,他们在2015年获得了超过200万美元的早期风险投资。

在过去的几年中,Top Flight一直在为微型混合动力引擎概念进行重大创新,这一概念被称为“数字变速箱”。直升机等垂直起飞飞机的发动机由数千个机械部件组成,结构复杂,难以管理。Top Flight的数字变速箱与这些系统类似,但使用电力来控制一切。汽油被输送到一个小型发电机,产生电力,然后由数字齿轮箱控制并将脉冲发送给电动机和电子设备。潘说,这使得动力飞行更加简单和高效。

“通过向电机脉冲电力,我们可以控制电机的每分钟的扭矩和转速量,”Phan说。“我们可以......实现与传统的机械传动系统相同的好处,但它更有效,经济高效,可扩展。”

在敏捷航空航天中巡航

今天,顶级航班在它所谓的“敏捷航空航天2.0”中运行,一个术语代表无人机和微卫星从地面和400英尺上升到400英尺的术语。飞行靠近地面意味着大大增强的成像和传感分辨率以及其他能力,如通信。“如果你今天出门,就在敏捷的航天内几乎没有任何事情发生,”Phan说。“但它最有意义[for]空中出租车或检查电力线,或进行物流或交付。”

顶级航班的无人机能力的直接应用程序可能包括检查偏远地区的基础架构。一些美国公用事业公司已经是任务无人机,在没有因偏远地区而没有常规检查的情况下检查电源线和管道。顶级航班的无人机可以大大增加这些无人机的范围,同时降低成本和提高工人安全。他们还可以通过在自然灾害之后测量网络损坏来帮助灾后恢复努力。

至于递送无人机,Phan表示顶级航班可以增加与增加范围相关的总价值。亚马逊,谷歌,UPS和其他大型国际公司正在开发基于无人机的解决方案,可以向消费者家门口提供包装。但是它们仅限于携带,说,单一教科书和可能的30分钟的电池寿命,限制了它们的范围。

Phan说:“与传统电池无人机系统相比,通过增加一个数量级的范围,您可以获得100倍的价值,因为增加了区域覆盖。”“(无人机送货)不仅仅是一个噱头。它们很快就能实现。”

Phan说,顶级航班的无人机也持有提高军事代表团的承诺。可以部署一群1,000个小无人机,以便更长的时间来收集侦察数据,以与单个大型军用飞机的成本相似。

当顶级航班完成其100千瓦混合动力电动发动机时,同样的概念也可以用来拖运,例如石油桶,分为危险区域中的军事车队的较少量。一般来说,由于运输成本和道路上的各种风险,这种运输昂贵且危险。“而不是在吨中携带真正的大量负荷,你使用许多无人机以100公斤的增量携带小负荷,就像一包骡子,”Phan说。

目前,Top Flight采用了微观混合动力系统中的内燃机。向前迈进,该公司旨在杂交燃气轮机发动机,该发动机用于动力喷射器和直升机。“热量和振动问题将被放大,但同时它们比相对尺寸的内燃机更强大,近100%近100%,”Phan说。“这是我们的下一个挑战。”


提交:M2M(机器到机器)


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