全球首款百公里级氢动力多旋翼无人机进入量产阶段

2024-08-28 16:36:42 来源：科技日报

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连续飞行90分钟后，一架轴距1.6米、起飞重量近25千克的无人机在北京航空航天大学杭州国际校园科研楼前的草坪上平稳降落。这是8月26日下午，“天目山一号”氢动力长航程多旋翼无人机（以下简称“天目山一号”）的测试场景。

天目山实验室“高性能机载氢动力系统研制及应用”项目首席科学家、“天目山一号”总设计师徐伟强介绍，这是全球首款百公里级氢动力多旋翼无人机，目前已进入小批量生产阶段，具有超长续航、超低温环境适应性和零碳环保特性。

采用锂电池供电的工业无人机，常温下飞行时间普遍不到1小时，飞行半径仅为几公里，低温环境下续航还要“打折扣”。

相较于锂电池，氢燃料电池具有清洁、宽温域、能量密度高等优势。用氢燃料电池供电，被业内视为解决工业无人机行业痛点的有效方案。

天目山实验室是浙江省人民政府批准设立的航空浙江省实验室，是支撑浙江省高水平建设民航强省、打造低空经济发展高地的创新策源地。自2022年立项研制“天目山一号”以来，徐伟强就带领团队开展高能量密度、高功率密度、高低温适应性的机载氢动力系统技术攻关。

徐伟强介绍，“天目山一号”采用一体化成型轻质碳纤维机身，空机重量19千克，最大挂载重量6千克，最大续航4小时。它的长续航动力，来自团队完全自研的氢动力系统。

“在材料配比工艺、轻量化设计等方面，团队围绕氢动力系统研发做了大量工作。”徐伟强表示，氢动力系统由氢燃料电池及储氢装置组成，其中采用的风冷燃料电池堆，能量密度最大可超过1000 Wh/kg，约为锂电池的5到6倍，极大地提高了无人机的续航能力。

此前，“天目山一号”已经历数次测试，比如今年1月在内蒙古根河零下40摄氏度的环境下连续飞行超100分钟，8月在西藏林芝海拔4500米以上的高原完成低氧环境下的连续飞行测试。

值得一提的是，“天目山一号”也是全球首款集成降落伞设计的量产型氢动力无人机，当飞行过程中出现意外，会自动弹出降落伞，提升无人机的安全性和可靠性。

今年3月，“天目山一号”在陕北某地开展天然气管线泄漏巡检的示范作业。其间，“天目山一号”携带多载荷，在地势起伏的黄土高原仿地飞行超两小时，连续巡检50公里，在个别点位测出隐患。

“巡检时，无人机不能飞太高，也不能飞太快，需要仿地飞行。这种飞行模式对电池续航要求很高。”徐伟强说，按照传统的巡检方式，工人们需要驱车到山下，登山后分组分段巡检，成本高且效率低。如今这项工作，只需操作一台无人机即可完成。

针对工业无人机长距离、大面积的作业需求，无人机机巢应需而生。然而，单台机巢覆盖半径通常为几公里，需要提升建设密度来扩大作业范围。

“天目山一号”具备一键自主起降、100公里超视距连续作业的技术能力，改变了传统工业无人机的应用模式，已在油气勘探、电力巡检、应急救援、森林防护、水利监测等多场景获得示范应用，尤其在连续长距离作业和北方高寒工况下，具有广阔的市场推广应用前景。

基于该成果，项目团队已注册公司，正与央企国企开展深度对接，将在浙江进一步推动该成果的产业化，已有产线可实现年产300台“天目山一号”。