以任务为导向的多旋翼无人机设计：采用多级电池分离技术提升飞行范围和耐力 作者：Hyojun Kim 和 Chankyu Son

《Mathematics》：Mission-Oriented Multirotor UAV Design Using Multi-Stage Battery Detachment for Extended Range and Endurance Hyojun Kim and Chankyu Son

　　

摘要

多阶段电池拆卸是一种有效的延长多旋翼无人机续航里程的方法。然而，针对不同任务的设计准则仍显不足。为此，研究人员开发了一个优化框架，用于估算整个飞行任务过程中的重量余量，并利用该余量来延长主任务的时长。该框架被应用于一款7公斤级的四轴无人机，并针对三种不同飞行速度的场景进行了评估：最大航程飞行、侦察任务以及海上搜救任务。结果表明，拆卸阶段的最佳数量严重依赖于飞行速度。在悬停状态或飞行速度低于10米/秒的情况下，13阶段配置是最优选择；而在飞行速度为20米/秒时，由于所需的功率更高，9阶段配置更为合适。在最大航程飞行场景中，所提出的方法使无人机在10米/秒的速度下实现了64.8公里的飞行距离，相比于单电池配置提升了111.8%。此外，侦察任务的滞空时间增加了183%至290%，海上搜救任务的作业半径增加了39%。这些结果为多阶段电池拆卸提供了一种实用的设计方法。