راه حل های توان متصل برای آزمایش پرواز eVTOL سبک وزن
مقاله سفید فنی متصل Kitefly
چکیده
پیشرفت سریع تحرک هوایی شهری (UAM) و اقتصاد ارتفاع پایین، هواپیماهای eVTOL سبک وزن را در مرکز نوآوری هوانوردی جهانی قرار داده است. اطمینان از آزمایش ایمن پرواز، قابلیت شناوری طولانی مدت و اعتبارسنجی سیستم پیشرانه همچنان یک چالش بزرگ برای توسعه دهندگان است. این مقاله سفید معماری توان متصل با ولتاژ بالای Kitefly Tethered را ارائه می دهد - ترکیبی از منبع تغذیه زمینی با توان بالا، کابل HV با استحکام بالا و ماژول تنظیم DC/DC داخلی - برای فعال کردن آزمایش eVTOL کنترل شده، پیوسته و پایدار انرژی. از طریق یک راه حل کامل که شامل سیستم قدرت زمینی G40pro و ماژول تنظیم داخلی WF24، این سند نشان می دهد که چگونه تیم ها می توانند آزمایش های شناوری طولانی مدت، شبیه سازی های افزونگی، تأیید رانش و تنظیم کنترل پرواز را با ایمنی و تکرارپذیری بهبود یافته انجام دهند. این معماری راندمان بالا، کاهش هزینه عملیاتی و سازگاری با پلتفرم های توان eVTOL سبک وزن نسل بعدی را ارائه می دهد.
1. پیشینه: توسعه UAM و چالش های آزمایش eVTOL
هواپیماهای eVTOL سبک وزن در طول توسعه اولیه با محدودیت های متعددی مواجه هستند:
l استقامت محدود در طول شناوری
l تأیید قابلیت اطمینان ناقص سیستم پیشرانه
l حاشیه ایمنی باتری نامشخص
l خطر رویدادهای از دست دادن کنترل
با افزایش فراوانی آزمایش، تیم های تحقیق و توسعه به شدت به راه حلی نیاز دارند که تضمین کند:
l آزمایش ایمن در منطقه ثابت
l قابلیت استقامت ولتاژ بالا، توان بالا
l آزمایش های آیرودینامیکی و کنترل پرواز تکرارپذیر
l مجوز انجام آزمایش در حریم هوایی شهری یا تنظیم شده
سیستم های توان متصل بنابراین به ابزاری حیاتی برای توسعه دهندگان eVTOL تبدیل شده اند.
2. نقش سیستم های متصل در تحقیق و توسعه eVTOL سبک وزن
2.1 کاهش خطر پرواز در توسعه اولیه
یک سیستم متصل، ارتفاع و شعاع هواپیما را محدود می کند و آن را در یک محیط آزمایش کنترل شده نگه می دارد.حتی در موارد:
l قطع برق
l بی ثباتی رانش
l ناهنجاری های کنترل پرواز
…هواپیما نمی تواند از منطقه تعیین شده منحرف شود یا از آن فرار کند - به طور چشمگیری ایمنی را بهبود می بخشد.
2.2 فعال کردن شناوری طولانی مدت و آزمایش های با توان بالا
باتری های سنتی مدت زمان آزمایش را به چند دقیقه محدود می کنند.این محدودیت ها:
l نقشه برداری منحنی راندمان موتور
l اندازه گیری های پایداری رانش
l آزمایش های سوئیچینگ پیشرانه افزونه
l ارزیابی لرزش/نویز طولانی مدت
با توان متصل که ده ها کیلووات خروجی DC پایداررا فراهم می کند، آزمایش ها می توانند برای ساعت ها اجرا شوند و داده های بسیار قابل اطمینان تری را به دست آورند.
2.3 اجازه آزمایش ایمن در مناطق شهری یا محدود
آزمایش پرواز آزاد اغلب به تأییدیه های نظارتی سختگیرانه نیاز دارد.
در مقابل، آزمایش متصل راحت تر مجاز است، زیرا ارتفاع و محدوده پرواز محدود شده است.این امکان را برای آزمایش در:
l سالن های آزمایش کارخانه
l مناطق تحقیق و توسعه فرودگاه
l مناطق صنعتی لبه شهری
l محوطه های اثبات eVTOL محصور
3. سناریوهای کاربردی معمولی
1. آزمایش استقامت موتور و حداکثر خروجی
2. تحقیقات آیرودینامیکی، تیغه و لرزش
3. تنظیم الگوریتم کنترل پرواز
4. سوئیچینگ سیستم پیشرانه افزونه
5. شبیه سازی شرایط اضطراری
6. آزمایش کنترل شده در حریم هوایی کم ارتفاع تنظیم شده
سیستم های متصل تضمین می کنند که آزمایش ایمن، پیوسته، تکرارپذیر و کنترل شده است.
4. راه حل آزمایش eVTOL سبک وزن Kitefly Tethered
یک پروژه تحقیق و توسعه eVTOL سبک وزن در خارج از کشور اخیراً به موارد زیر نیاز داشت:
l آزمایش شناوری طولانی مدت
l ولتاژ بالا 1000 ولت DC ورودی
l تنظیم ثانویه به 14S (60V) باس توان داخلی
l آزمایش های استقامت مداوم و بدون وقفه
Kitefly Tethered یک معماری آزمایش اختصاصی ارائه کرد.
4.1 سیستم قدرت زمینی - G40pro
طراحی شده برای آزمایش eVTOL با توان بالا
ورودی: 380 ولت AC (سه فاز)خروجی: 1000 ولت DCحداکثر توان: 30 کیلووات
قابلیت های کلیدی
l خروجی HV پایدار برای سیستم های پیشرانه درایو مستقیم
l 30 کیلووات اوج برای شناوری، تغییر گام و بارهای شتاب
l ایزولاسیون درجه صنعتی برای ایمنی
l سازگار با کابل های متصل با ولتاژ بالا برای آزمایش های طولانی مدت
4.2 ماژول تنظیم داخلی - WF24
ولتاژ بالا → تبدیل باس توان 14S
حداکثر توان: 24 کیلوواتورودی: 800–1000 ولت DCخروجی: 60 ولت (14S)
WF24 فعال می کند
l تبدیل ولتاژ با راندمان بالا
l خروجی 24 کیلووات پایدار برای پرواز با بار سنگین
l توان مداوم برای موتورها و اویونیک
l افت ولتاژ یا نوسان صفر تحت رانش بالا
5. مزایای معماری آزمایش eVTOL Kitefly Tethered
l ایمنی بالاخطر پروازهای خارج از کنترل را از بین می برد.
l قابلیت توان بالااز آزمایش های پیشرانه با بار بالا و طولانی مدت پشتیبانی می کند.
l هزینه عملیاتی کمتربدون تعویض باتری، بدون چرخه تخریب.
l داده های بسیار تکرارپذیرشرایط آزمایش کنترل شده و تکرارپذیر را فعال می کند.
l سازگاری با نقشه راهکاملاً با سطوح توان eVTOL سبک وزن مدرن (800–1000 ولت) همسو است.
این معماری پایه ای برای اعتبارسنجی در مقیاس بزرگ در آینده را تشکیل می دهد.
کلمات کلیدی:آزمایش eVTOL متصل، توان زمینی 1000 ولت DC، G40pro، WF24، استقامت شناوری eVTOL، آزمایش تحرک هوایی شهری، توسعه eVTOL سبک وزن، سیستم منبع تغذیه متصل
درخواست یک راه حل آزمایش eVTOL سفارشی
تیم مهندسی ما می تواند یک معماری توان متصل را برای ولتاژ پیشرانه، سیستم موتور و نقشه راه آزمایش شما تنظیم کند.ایمیل: susy@tetheredsystem.comوب سایت: www.tetheredsystem.com
با افزایش ابعاد توربینهای بادی، احتمال برخورد صاعقه به طور قابل توجهی افزایش مییابد. صاعقه ممکن است به سیستمهای کنترل توربین، اجزای الکتریکی، پرهها و ژنراتورها آسیب برساند. تخمین زده میشود که صاعقه 80 درصد از کل ادعاهای بیمه توربینهای بادی را تشکیل میدهد، در حالی که شکستهای مرتبط با صاعقه 60 درصد از کل تلفات پرهها را نشان میدهد. به طور متوسط، هر توربین بادی دچار آسیب پره ناشی از صاعقه میشود یک بار در هر 8.4 سال است.برای یک طول عمر 20 ساله توربین، این معادل است با 2 تا 3 حادثه آسیب پره ناشی از صاعقه است.
برای درک اینکه چرا توربینهای بادی اغلب توسط صاعقه «هدف» قرار میگیرند، باید سه عامل کلیدی روشن شود:
1. ارتفاع و قرار گرفتن در معرض محیط:ارتفاع نوک توربینهای بادی مدرن از 150 متر فراتر میرود و ارتفاع بیشتر احتمال برخورد صاعقه را افزایش میدهد.
2. حرکت چرخشی:سرعت نوک پرهها به 80 تا 100 متر بر ثانیه میرسد و چنین چرخش با سرعت بالایی، تجمع بار الکتریکی را تشدید میکند و باعث افزایش جذب صاعقه میشود.
3. ویژگیهای مواد پره:پرهها معمولاً از فایبرگلاس یا فیبر کربن ساخته میشوند که رسانایی ضعیفی دارند.هنگامی که صاعقه برخورد میکند، جریان الکتریکی هیچ مسیر مستقیمی ندارد، مگر اینکه یک مسیر هدایت صاعقه اختصاصی تعبیه شده باشد.
به همین دلیل، پرهها باید حاوی یک سیستم حفاظت از صاعقه (LPS) داخلی باشند که شامل گیرندههای صاعقه، هادیهای نزولی و ترمینالهای اتصال به زمین است. گیرندهها در نوک پرهها و لبههای جلویی که برخوردها معمولاً در آنجا رخ میدهد، قرار میگیرند. آنها یک مسیر با مقاومت کم را برای هدایت ایمن جریان صاعقه از طریق برج و به داخل زمین فراهم میکنند.
روشهای بازرسی سنتی به سبدهای معلق دستی یا بالابرهای هوایی متکی هستند. بازرسی یک توربین بادی واحد معمولاً نیاز دارد بیش از 5 ساعت، که تنها به 1 تا 2 توربین در روز اجازه بازرسی میدهد. تکنسینها باید در سبدهای معلق دهها متر تا بیش از 100 متر بالاتر از سطح زمین کار کنند—با خطرات سقوط شدید مواجه هستند.علاوه بر این:
l عملیات به شدت به شرایط آب و هوایی (به ویژه باد) بستگی دارد.
l تجهیزات تخصصی بزرگ (جرثقیل، بالابرهای هوایی) مورد نیاز است که باعث هزینههای بازرسی بسیار بالا میشود.
l هوای بد بازرسیها را به حالت تعلیق در میآورد که منجر به تاخیر در برنامه و افزایش خطر میشود.
صنعت به شدت به یک روش بازرسی جدید نیاز دارد که به طور چشمگیری کارایی را افزایش میدهد، خطرات ایمنی را کاهش میدهد و دقت اندازهگیری را تضمین میکند.این زمینهای است که در آن فناوری بازرسی هوشمند مبتنی بر پهپاد پدیدار شده است—یک راهحل انقلابی برای صنعت انرژی بادی.
2. مفهوم فنی کلی: بازرسی هوشمند، مبتنی بر تماس، با راندمان بالا
برای غلبه بر محدودیتهای روشهای سنتی، صنعت انرژی بادی به سمت فناوریهای هوشمندتر و ایمنتر حرکت میکند.این راهحل از یک پهپاد به عنوان یک پلتفرم بازرسی هوایی است.
این سیستم از یک پهپاد برای حمل یک ماژول تشخیص نوع تماس که به طور ویژه طراحی شده است، استفاده میکند که از راه دور به گیرنده صاعقه/نوک پره دست میزند تا حلقه الکتریکی را تکمیل کند.
l یک مجموعه مش مسی رسانا جمع شونده در بالای پهپاد نصب شده است.
l هنگامی که پهپاد به ناحیه اندازهگیری میرسد، اپراتور آن را کنترل میکند تا با گیرنده/نوک پره تماس فیزیکی برقرار کند.
l یک کابل تشخیص به مش مسی متصل شده و به طور خودکار توسط یک وینچ متصل به آن جمع/باز میشود.
l وینچ به یک میکرو اهممتر زمینی متصل میشود تا رسانایی و مقاومت را اندازهگیری کند.
این امر به اندازهگیری مستقیم پیوستگی نوک پره و مقاومت اتصال به زمین بدون عملیات انسانی در ارتفاع بالا دست مییابد.
3. مزایای اصلی و نوآوریهای فناوری: بازتعریف استاندارد بازرسی توربین بادی
3.1 بهبود راندمان انقلابی
راهحل پهپاد به طور چشمگیری راندمان بازرسی را بهبود میبخشد.بازرسیهای سنتی با سبد معلق بیش از 5 ساعت برای یک توربین طول میکشد.راهحل پهپاد اندازهگیری نوک پره واحد را در کمتر از 3 دقیقه تکمیل میکند و راندمان را صدها برابر است.
یک مزرعه بادی کامل را میتوان در یک بازه زمانی بسیار کوتاه بازرسی کرد و زمان توقف توربین را به طور قابل توجهی کاهش داد و خروجی انرژی را بهبود بخشید.
3.2 ایمنی بهبود یافته در همه جبههها
یکی از بزرگترین مزیتها حذف عملیات انسانی در ارتفاع بالا است.تمام کارها روی زمین انجام میشود—بدون تجهیزات بالابر، بدون بالابردن پرسنل.
ویژگیهای ایمنی اضافی عبارتند از:
l کابل تشخیص از طریق یک اتصال حلقهای ایمن میشود و از تماس پروانههای پهپاد با کابل جلوگیری میکند.
l این سیستم در طیف وسیعتری از شرایط آب و هوایی کار میکند و زمان کاربری را افزایش میدهد.
4. اجزای سیستم و شرح عملکرد
4.1 پلتفرم پهپاد
این سیستم از یک پهپاد درجه صنعتی با مقاومت در برابر باد و پایداری قوی استفاده میکند.مدلهای پیشنهادی عبارتند از:
l DJI M350
l DJI M400
4.2 آشکارساز تماس مش مسی رسانا
این آشکارساز از یک ساختار میلهای حلقوی با یک مش رسانای فلزی داخلی تشکیل شده است.کابل تشخیص به مش متصل شده است.این طراحی سطح تماس را افزایش میدهد و قابلیت اطمینان تماس را افزایش میدهد.
4.3 وینچ و سیستم اندازهگیری خودکار زمینی
سیستم زمینی شامل:
l وینچ متصل (جمعشدن خودکار)، اتصال به مش مسی پهپاد
l میکرو اهممتر برای اندازهگیری مقاومت در زمان واقعی
آنها با هم حلقه تشخیص کامل را تشکیل میدهند.
5. سناریوهای کاربردی: راهحل بازرسی انرژی بادی در طول چرخه عمر
5.1 بازرسی برنامهریزی شده برای مزارع بادی خشکی
ایدهآل برای نگهداری پیشگیرانه قبل از فصلهای صاعقه.این سیستم به سرعت اندازهگیریهای اتصال به زمین پره کامل مزرعه را تکمیل میکند، زمان توقف را کاهش میدهد و از خرابی پره ناشی از صاعقه جلوگیری میکند.
5.2 تشخیص مزرعه بادی فراساحلی
بازرسیهای فراساحلی سنتی بسیار دشوار و پرهزینه هستند.سیستم پهپاد نیاز به کشتیها و بالابرهای هوایی را از بین میبرد و به طور قابل توجهی دشواری و خطر عملیاتی را کاهش میدهد.
5.3 نصب و راهاندازی توربین
در حین نصب توربین، سیستم پهپاد میتواند مستقیماً مقاومت اتصال به زمین LPS را پس از مونتاژ کامل توربین تأیید کند—کاری که روشهای مرحله به مرحله سنتی نمیتوانند انجام دهند.
5.4 تشخیص خطای حفاظت از صاعقه
پس از برخورد صاعقه، سیستم پهپاد تشخیص سریع را برای تأیید یکپارچگی LPS، مکانیابی خطاها و هدایت تعمیرات انجام میدهد—به حداقل رساندن زمان توقف توربین.
6. پشتیبانی فنی و تضمین خدمات
6.1 پشتیبانی مهندسی حرفهای
ما یک تیم اختصاصی با پیشینه قوی در زمینه کاربرد انرژی بادی و پهپاد ارائه میدهیم.خدمات شامل طراحی راهحل، انتخاب تجهیزات و پشتیبانی فنی در محل است.
6.2 ارتقاء مداوم فناوری
ما به طور مداوم عملکرد سیستم را بهینه میکنیم و قابلیتها را بر اساس نیازهای در حال تحول صنعت گسترش میدهیم.چندین اختراع مرتبط یک سیستم حفاظت فنی جامع را تشکیل میدهند.
مشخصات دقیق
وینچ متصل تشخیص و مجموعه مش مسی
شماره
مورد
مشخصات
یادداشت
1
مدل
AF-JP-100
کابل پیشفرض 100 متری
2
وزن
2500 گرم ± 20 گرم
شامل کابل 100 متری
3
ابعاد
210 × 190 × 170 میلیمتر
طول × عرض × ارتفاع
5
توان ورودی
24 VDC
شامل مبدل AC 220V → 24V DC
6
جریان
2 تا 3 آمپر
قابل تنظیم؛ عبور فیبر نوری اختیاری
8
حالت کار
Plug-and-play
—
9
گشتاور
دکمه قابل تنظیم
حداکثر 66 نیوتن
10
مدل مش مسی
AF-TW
—
11
وزن مش مسی
590 گرم ± 20 گرم
—
12
اندازه مش مسی
320 × 320 × 53 میلیمتر
قطر بالا 320 میلیمتر؛ مش فرورفته با میرایی داخلی؛ حداکثر جمعشدگی 70 میلیمتر
13
اتصال
کابل مستقیماً به سطح مش فلزی متصل میشود
—
14
روش نصب
شامل صفحه نصب سریع DJI M350 + 4 عدد پیچ M3×10
به DJI M350 متصل میشود
—
توجه داشته باشید
دستگاه فقط شامل مش مسی است؛ هیچ اتصالدهنده ساختاری شامل نمیشود
کاربران ممکن است ارتفاع ستون را اصلاح کنند یا قطر مش را در صورت نیاز بزرگ کنند
I. پیشزمینه و تقاضای صنعت
با شهرنشینی سریع، تمیز کردن و نگهداری از نمای ساختمانهای بلند، برجهای خنککننده نیروگاهها و نمای بیرونی تأسیسات شیمیایی به نیازهای فوری صنعتی تبدیل شده است.تمیز کردن سنتی با دسترسی طنابی «مرد عنکبوتی» با سه چالش عمده روبرو است:
تدوین استاندارد صنعت مشترکخطرات ایمنی بالا: پرسنل معلق در ارتفاع، حوادث مکرر.
تدوین استاندارد صنعت مشترکراندمان تمیز کردن پایین: پوشش محدود در هر عملیات، فرآیند زمانبر.
تدوین استاندارد صنعت مشترککیفیت تمیز کردن نامنظم: عملیات دستی، حفظ فشار یکنواخت و پوشش کامل را دشوار میکند.
بازار به شدت به یک راهحل نوآورانه نیاز دارد که امکان عملیات مکانیکی در ارتفاع بالاFC100فرآیندهای تمیز کردن استانداردشستشوی جت جهتدارمدیریت گردش کار یکپارچه· سیستم پهپاد تامین آب متصل به کایتفلای دقیقاً برای پاسخگویی به این نیازها توسعه یافته است.II. مزایای اصلی و نوآوریهای تکنولوژیکی
1. فناوری دو رشتهای پیشرو در صنعت
·
تدوین استاندارد صنعت مشترک“تمیز کردن با دو رشته,” را پیشگام کرد و تامین همزمان برق و آب را از طریق رشته به دست آورد.·
تدوین استاندارد صنعت مشترک2. تمیز کردن دقیق با فشار بالا
·
تدوین استاندارد صنعت مشترک25 مگاپاسکال پشتیبانی میکند و به طور موثر لکههای سرسخت را از بین میبرد.·
تدوین استاندارد صنعت مشترکپوشش فوم, FC100, و شستشوی جت جهتدار موجود است که حالتهای تمیز کردن سازگار و کارآمد را تضمین میکند.3. پلتفرم سازگاری هوشمند
·
تدوین استاندارد صنعت مشترکDJI M400, FC100, و پهپادهای مونتاژ شده توسط اشخاص ثالث.·
تدوین استاندارد صنعت مشترک4. ایمنی و قابلیت اطمینان بهبود یافته
·
تدوین استاندارد صنعت مشترک·
تدوین استاندارد صنعت مشترکشناوری پایدار و مقاومت در برابر باد قوی را در حین عملیات تضمین میکند.III. ترکیب سیستم و شرح عملکرد
1. سیستم پمپ آب و برق
·
تدوین استاندارد صنعت مشترکAF-B7 / AF-B11 : توان نامی 7.5–11 کیلووات, فشار قابل تنظیم 0–25 مگاپاسکال.·
تدوین استاندارد صنعت مشترک موجود: سبک وزن و سیار برای عملیات انعطافپذیر.·
تدوین استاندارد صنعت مشترک2. تفنگهای اسپری تمیزکننده تخصصی
- AF-Q1
:طراحی جمع و جور، سازگار با پلتفرم DJI M400,بهینه شده برای DJI FC100- AF-Q2
:طراحی جمع و جور، سازگار با پلتفرم DJI M400,بهینه شده برای DJI FC100- M400-Q3
:طراحی جمع و جور، سازگار با پلتفرم DJI M4003. سیستم تحویل آب
·
تدوین استاندارد صنعت مشترک مقاوم در برابر فشار تا 8 مگاپاسکال، مناسب برای عملیات با شدت بالا.·
تدوین استاندارد صنعت مشترک بسیار انعطافپذیر، آسان برای مسیریابی و ذخیره.·
تدوین استاندارد صنعت مشترک اتصالات راحت و قابل اعتماد.4. تجهیزات کمکی
·
تدوین استاندارد صنعت مشترک بازیابی سریع شیلنگ آب را امکانپذیر میکند.·
تدوین استاندارد صنعت مشترک پایداری را هنگام کار با میلههای اسپری بلند افزایش میدهد.·
تدوین استاندارد صنعت مشترک فرمولاسیون بهینه شده برای مواد سطحی مختلف.VI. سناریوهای کاربردی
1. ساختمانهای بلندمرتبه شهری
·
تدوین استاندارد صنعت مشترک·
تدوین استاندارد صنعت مشترک·
تدوین استاندارد صنعت مشترک2. تأسیسات انرژی و برق
·
تدوین استاندارد صنعت مشترک·
تدوین استاندارد صنعت مشترک·
تدوین استاندارد صنعت مشترک3. تأسیسات صنعتی و شیمیایی
·
تدوین استاندارد صنعت مشترک·
تدوین استاندارد صنعت مشترک·
تدوین استاندارد صنعت مشترک4. سناریوهای تخصصی
·
تدوین استاندارد صنعت مشترک·
تدوین استاندارد صنعت مشترک·
تدوین استاندارد صنعت مشترکVII. پشتیبانی فنی و خدمات
1. کمک فنی حرفهای
·
تدوین استاندارد صنعت مشترک·
تدوین استاندارد صنعت مشترک·
تدوین استاندارد صنعت مشترک2. خدمات پس از فروش جامع
·
تدوین استاندارد صنعت مشترک·
تدوین استاندارد صنعت مشترک·
تدوین استاندارد صنعت مشترک3. ارتقاء مداوم محصول
·
تدوین استاندارد صنعت مشترک·
تدوین استاندارد صنعت مشترک·
تدوین استاندارد صنعت مشترک4. توسعه اکوسیستم صنعت
·
تدوین استاندارد صنعت مشترک·
تدوین استاندارد صنعت مشترک·
تدوین استاندارد صنعت مشترکVIII. نتیجهگیری
از طریق نوآوریهای تکنولوژیکی و یکپارچهسازی سیستم،
راهحل تمیز کردن تامین آب با پهپاد متصل به کایتفلای به عملیات تمیز کردن هوایی ایمنتر، کارآمدتر و استانداردتر دست مییابد و مسیر تکنولوژیکی جدیدی را برای نگهداری ساختمان و تمیز کردن صنعتی ارائه میدهد.با نگاهی به آینده، کایتفلای به پیشرفت فناوری اتصال ادامه خواهد داد، دامنه کاربرد خود را گسترش میدهد و با شرکا برای ارتقای تحول هوشمند عملیات در ارتفاع بالا همکاری خواهد کرد.ایمنتر، کارآمدتر، هوشمندتر — کایتفلای متصل، بازتعریف آینده تمیز کردن هوایی.