齐志刚：电动无人机优点多 是未来发展趋势
2016-11-29 14:39:40
摘要：武汉众宇副总齐志刚表示，电动化是发展的趋势，电动无人机优点很多，操作比较简单、可靠性高、飞行高度也可以增加，寿命也会比较长。
以下为齐志刚演讲文字实录：
齐志刚：今天给大家介绍一下国产无人机，公司是致力于开发和生产燃料电池动力系统，现在员工50多名，其中四位是留学归国人员，公司也开发一些跟开发燃料电池动力系统上需要的关键核心辅助部件，现在已经和几家车企签署了物流车的协议。公司参与了15项燃料电池的制修订工作，我们本人参与了30项，咱们国家发布了41项燃料电池方面的标准，我本人也是国际电工协会燃料电池技术分会第一工作组的牵头人。
空气冷电堆，主要是无人机、便携式电源和备用电源，四川达州运行了两年多也比较好，水冷电堆是功率比较大，车用动力电源和船用的辅电源，以及分布式电源。制解甲醇，基本上没有能力做，但是公司有一定的技术储备，关于制氢这块，这是无人机上用的气瓶是相对来说非常轻，储氢量非常高，阀门的部件，核心的部件在全球是很难找到的，这是限制燃料电池发展的原因之一，空冷电堆一般电堆功率密度比水冷的低，整个系统是非常简单的，整个系统非常的轻，非常适合于无人机的应用，因为无人机对重量要求非常苛刻。
空冷电堆在0.7伏左右的时候，功率密度达到0.6平方厘米，这对空冷电堆来说非常高，从整个电堆功率密度来讲，1350瓦的电堆体积和质量功率密度达到400和500瓦每公斤，我们也在进行减重的工作，减重会达到600瓦每公斤，4500小时衰减10%，所以可靠性比较高，电堆的测试是24效果连续运行，国内能这么做的企业也不多。
减压阀把70兆的氢气减少到0.1兆帕，出口氢气压力非常的稳定，阀只有200克，包括一些关键的部件，压力传感器、传感器等功能阀门，可以批量化的生产，经过改装以后会拓展到大功率燃料电池的车用和船用的动力系统上来。
无人机的发展情况，无人机发展速度非常快，无人机反恐、防火、测绘、农业和林业领域起到非常重要的作用，常规的无人机是以内燃机为动力的，但是有振动、污染、噪音、隐蔽性比较差，现在电动化是发展的趋势，电动无人机优点很多，操作比较简单、可靠性高、飞行高度也可以增加，寿命也会比较长。在无人机领域如果用内燃机一般只能累计飞行一百小时，所以寿命是很短的，因为要为了减重，所以把无人机造的寿命并不长。电动化过程中电池是最简单的选择，一开始发展的时候是电池为动力的无人机，但是大家知道，跟机车上用的电池一样也有问题，关键是电池能量密度比较低，飞机连续飞行的时间比较短，多旋翼的无人机电池飞不过一个小时，所以燃料电池成为最佳的选择，关于固定翼无人机，有内燃机和电驱动，不管用什么驱动，一定要满足这些要求，首先要能够维持水平飞行、爬行和机动飞行提供动力，要满足真实的情况或者是天气恶劣情况下的飞行，要与系统里的导航和自动控制设备提供能力。目前超过80%的固定翼无人机是采用内燃机，内燃机航时比较长，但是振动噪音也是问题，电动无人机从五年前不足10%现在接近20%，发展速度非常快。
用柴油的话增加一个小时是增加一升柴油的重量，时间飞的越长，用请燃料电池反倒比用液体燃料飞行的时间更长，这是很大的优势。国外固定翼燃料电池飞行了48小时，但是采用的是液体的燃料。图上看到48小时连续飞行的记录，平时大部分时间需要300瓦，起飞的时候达到600瓦，这是燃料电池无人机的应用要求过载能力非常大，否则飞机跑道需要很长才能起飞，飞机空中飞要考虑风速的影响，过载率不高，大风的时候会把飞机吹下来，风比较大的时候需求的功率达到600瓦左右。
多旋翼无人机，现在比固定翼发展的更快，比较燃料电池多旋翼、电池多旋翼和燃油直升机续航时间、使用寿命、可靠性、振动及噪音，和使用成本上的比较，燃料电池在这几项中都占有优势。国际上多旋翼无人机，加拿大的公司飞了3小时40分钟，实际情况下，我们已经飞到了4小时33分钟，这是现在的世界纪录。
中宇多旋翼无人机发展历程，2015年1月份到6月份是验证，当时心里也没谱，不敢包括利用燃料电池把无人机飞起来，第二阶段是实用化，主要进行了一些工作，完成可续航两小时，打在两到三公斤多旋翼无人机的平台开发，采取大量减重的措施，实现了野外飞行三小时的世界纪录，采用新型的飞控机任务系统，数据链拓展到十公里，升力效率达到12到15克每瓦，多旋翼无人机知道飞机大概多重，需要燃料电池加上电池的功率需要多少。2016年1月份到现在，向产品化进军，实现野外飞行4.5小时世界纪录，抗风能力达到12到14米每秒，瞬间抗七级风，在新疆进行的测试，完成了环境温度的测试，燃料电池系统和电池系统快速的互换，现在无人机销售的价格相对是比较好的，客户想买一台有的时候需要用电池、有的时候需要用燃料电池，我们就让它能够互换，用电池有很大的优势，电池如果倍率非常大虽然飞的时间短，但是能带动大的载荷。
实现了产了系列化，现在开发载荷5公斤、续航超过1.5小时的产品。如图，多旋翼无人机虽然也有额外的功率需求，但是一直要抵抗重力所以功率一直都是比较高的，也不会出现一开始固定翼一开始起飞时候的功率密度要求那么大，但是多旋翼一直要求很高的功率。
主要是进行实验室的模拟测试，根据飞行中功率的变化和需求对动力系统进行测试，每天下班以后开始测试，因为测试过程中噪音会比较大，用风扇类似的东西噪音比较大，所以夏天测试超过十个小时，近一年时间中累计测试1400小时，测试的目的是不同情况下单次连续运行的时间，系统累计运行衰减情况和，无人机的电条、电机、螺旋桨的可靠性，产品化的动力系统，燃料电池整个的系统和储氢的模块，这是针对使用无人机的客户来提供的。
环境温度达到40度，当时测的时候，当时一代达到37度，这是环境温度对它的影响。5升、9升、20升的气瓶，汇报固定翼的无人机，固定翼的无人机飞起来比较的好飞，2015年2月份到6月份实用化，6月份实现了续航8小时，目标是带三公斤实现续航12小时，大部分飞行的时间只有300多瓦，但是飞机起飞的时候是1100多瓦，过载三四倍。
多旋翼和固定翼，固定翼飞20次，多旋翼是室内飞了50次，测试的内容不同的环境条件，不同的机型，不同的电堆、燃料电池系统、飞控、客户演示等等。标准制定的问题无人机用燃料电池全球都没有标准，我们和国家标委会合作制定团标，第一是无人机燃料电池发电系统的技术规范，这个标准是使用氢气为燃料为微型轻型无人机做燃料电池标准，修改了三次，测试的内容共19大项需要测试，跟燃料电池动力系统相配套的燃料系统，也有个定义，燃料系统是可以很复杂的，但是无人机是需要尽量的简化，因为重量是非常关键的，保证安全性的情况下很多部件最好不需要使用，这里就提出了可选的标准，测试的内容是9项，国家燃料电池标委会把无人机燃料电池标准列入明年的计划中，前几天去韩国开会，提到了国内燃料电池无人机的情况，建议国家把燃料电池无人机的标准向IEC提出申请，希望IEC做国际标准，被IEC接受的话这将是据我所知是中国唯一一个中国提议并被采纳的国际标准。
环境适应性，0度以下或者是温度很高的情况下，对燃料电池也是个考验，尤其是空冷电堆，最大的缺点是耐高温的能力比较差，因为是通过空气进行冷却的，如何适应更广的温度范围，还有大雨天，还有糟糕的空气质量。通过各种化学的制氢是可以的而且储氢量也并不多，30到70兆帕的氢气加氢站也不普及，需要暂时为客户提供氢气加压的装置，不但要卖燃料电池系统还要提供一套氢气加压的方式，现有的配套设备单次连续运营和累计运行寿命不足，现在电池无人机好多部件，比如说多旋翼的是不能飞行超过一个小时的，超过一个小时有些部件烧掉了，有的时候我们和无人机企业进行合作进行改进，没有现成的。
多旋翼和固定翼燃料电池有效把电池和燃机优点结合在一起，这是刚性的需求，最容易被市场接受，市场容量很可观，高压氢气是目前最实用的供氢方式，氢气的质量比达到10%，这是非常高的。做标准的时候，疲劳次数，车用气瓶次数是一万五千次，加氢站的缺乏为加氢带来了不便，用户最喜欢的是电，不要通过气来增压，因为电最方便，现有的无人机配套设备根据长航时的特性进行改进，谢谢大家！(能源新闻网)
