5月8日,纵横股份在绵阳北川飞行基地,成功交付全球实用型的氢动力垂直起降固定翼无人机CW-25H,续航时间330分钟。
进入21世纪以后,以氢能为代表的新能源,凭借其高效率、无污染、零排放等优势,日益受到世界各国的重视。作为氢能应用的一种主要形式,氢燃料电池在能量密度方面为传统锂电池的2~3倍,在使用便捷性和安全性上优于传统锂电池,并且不会产生二次污染;与传统内燃机动力相比,氢燃料电池无污染、零排放、低振动,是长航时无人机的最佳选择之一。
近些年来,国内外企业陆续推出以氢燃料电池为主要能源的固定翼无人机和多旋翼无人机,但氢能垂直起降固定翼无人机的研发,却一直属于空白。
2019年5月30日,纵横股份与斗山创新签署协议,由纵横股份负责氢动力无人机平台系统,斗山负责氢动力无人机燃料电池系统,合作研发氢动力垂直起降无人机,并于当年实现了氢动力技术验证机的首飞。
图为:2019年5月30日,斗山创新CTO李昌宣博士(左)与纵横股份副总经理王利光博士(右)签订协议,确定合作开发相关事宜
经过两年的密集技术攻关,纵横股份基于自身在垂直起降固定翼无人机领域的丰富技术积累,完成了氢燃料电池+无人机一体化平台的研制;斗山创新基于自身在燃料电池领域的技术优势,成功推出了新一代轻量化空冷型DM15燃料电池系统。双方的紧密合作,使氢动力垂直起降固定翼无人机从概念探索、关键技术攻关,进入到工程化、实用化的阶段。
CW-25H平台充分继承了大鹏系列垂直起降固定翼无人机的研制成果,同时针对燃料电池系统的特点,在无人机的总体设计、能源系统设计等方面,做了新的探索和尝试。
由于氢燃料电池与常规电池不同,其直接将氢气和氧气中蕴含的化学能转化为电能,本质上仅有发电功能,而不具备储电功能,且需要携带储氢装置,因而燃料电池系统在气动、结构、能源和动力方面给无人机设计带来了严峻挑战。
纵横股份利用自身在无人机总体、气动、结构和动力设计方面的完善技术实力,在深入调研的基础上,通过大量地面测试,充分掌握了燃料电池系统的功率特性、放电特性和环境特性,采用多学科综合设计的方法,在满足燃料电池系统对工作环境苛刻要求的同时,实现了较高的全机升阻比和最轻的结构重量,达成了无人机平台气动、结构、能源、效率一体化的设计目标。
在无人机能源系统设计方面,与固定翼无人机和多旋翼无人机不同,垂直起降固定翼无人机在起飞、降落和巡航阶段,能源系统功率需求差别巨大,对能源系统的匹配设计提出了更高的要求。纵横股份与斗山创新紧密合作,通过完善的混合系统能源调度策略,实现了无人机平台在各种工作模式下的平稳飞行,有力保证了无人机的作业效果。
燃料电池系统是氢动力无人机的心脏,斗山基于自身在燃料电池系统化开发、电堆轻量化、电堆耐环境技术和储氢技术方面的优势,为CW-25H开发了全新的DM15轻量化燃料电池系统。该系统实现了电堆发电模块、高压储氢模块和电源管理模块的一体化设计,通过高品质的硬件以及系统化且高性能的软件控制,使DM15系统在风冷型电堆产品中处于领先地位。
储氢气瓶同样是燃料电池的核心部件,斗山创新采用了自主设计开发的Type4/Type3高压储氢气瓶和二级减压阀门,通过美国DOT、欧盟TPRD、韩国KGS等机构认证,并完善了气瓶防护方案,确保氢气在充装、运输及使用阶段的安全。
同时,我们与全球氢气供应商合作开发应用于小移动设备的加氢系统,并在中国实现了氢气充装及全国配送服务,为CW-25H在全国各地的作业提供了可靠的氢能源保障。
通过飞行平台与燃料电池系统的深度融合,CW-25H在具备零排放、无噪音、低振动、低维护成本等优点的同时,达到了媲美油动垂直起降固定翼无人机的续航能力。
CW-25H氢动力垂直起降无人机性能参数
飞行平台 | 翼展/机身长度 | 4.4m/2.1m |
最大起飞重量 | 31kg | |
最大有效载荷 | 4kg | |
无线链路范围 | 50km/100km | |
燃料电池 | 系统重量(电堆+供氢系统) | 7.2kg |
额定功率 | 1250W | |
工作温度 | 0~40℃ | |
储氢气瓶材质 | 铝合金内胆+碳纤维缠绕 | |
储氢气瓶容积 | 12L | |
任务载荷 | 有效载荷 | 2~4kg |
双光吊舱 | MG150双光吊舱 | |
测绘相机 | 半画幅/全画幅/倾斜相机 | |
飞行性能 | 巡航速度 | 80km/h |
续航时间 | 330min | |
垂直方向定位精度 | 3cm | |
水平方向定位精度 | 1cm+1ppm |
CW-25H的出现,将有利推动工业无人机能源系统的更新升级换代,在实现工业无人机动力氢能化的同时,大幅提升工业无人机的飞行性能,进一步推动工业无人机在各领域的应用。
未来,合作双方将进一步强化CW-25H的实际场景应用,扩大氢燃料电池在其他垂起机型的应用开发和尝试。
成都纵横自动化技术有限公司创立于 2010 年,秉承技术创新、军工品质、服务至上的理念,以无人机智能飞行控制与导航、机载任务设备、指挥控制系统以及系统集成为核心技术,致力于为用户提供多用途、高性能、一体化的工业级自驾仪系统、机载任务设备、无人机系统解决方案。
通过持续的技术创新,公司研发的AP System系列自驾仪产品,拥有全部的自主知识产权、采用业界最先进的自适应控制技术,多次在中航工业杯无人机大赛上力拔头筹,囊括多项大奖。技术水平不输于美国对华禁运的同类高端产品,在国内首次实现了固定翼无人机在移动平台上的精确全自主起降,成功填补了国内该领域的空白。是国内唯一一家真正掌握固定翼、直升机、多旋翼无人机飞行控制与导航核心技术并有成熟的系列产品的公司。公司产品不仅获得了中航集团、航天科工、西北工业大学等专业高端用户的赞誉和采购,在民用领域也占有极大的市场份额,产品已远销海外,在业界具有良好的口碑与极强的市场竞争力。截至2014年公司估值数亿元,已经获得国内知名投资公司数千万元的A轮投资。
成立于2010年
深耕飞行控制与导航系统,在技术积累的基础上制造和开发垂直起降固定翼无人机,并为国内外市场带来了先进的产品
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凭借在模型设计,气动工程、软件开发等方面多年的经验,我们热衷于构建一流的工业级无人机系统及行业解决方案
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我们是一个多元化和充满活力的团队,每一位员工都紧密合作,确保我们提供最优质的产品
技术创新
通过持续的产品和技术创新,我们凭借垂直起降技术引领工业级无人机潮流,取得了行业领先地位
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