无人机混合动力发动机

Lowenthal Hybrid 的高管 Doron Friedman(左)和 Itai Lowenthal(右)展示了 LH-01 推进动力无人机原型。
以色列公司埃尔比特系统有限公司和洛文塔尔混合动力有限公司签署了一项长期合作协议。根据该协议,双方将在未来几年联合开发无人机(UAV)。 航空此次合作旨在改进推进系统并提升无人机的关键飞行特性。这主要涉及采用原生并行混合动力系统系列的产品。
Долгосрочное сотрудничество
埃尔比特系统公司是以色列国防工业的关键企业。该公司研发和生产涵盖多个领域和应用的各类产品,其中包括多种无人机。与此同时,洛文塔尔混合动力公司成立于2018年,专注于小型飞机推进系统的研发。该公司以“原生并联混合动力”(NPH)为品牌,向客户提供多种混合动力系统。
总体而言,两家公司都对合作表现出浓厚的兴趣。Lowental Hybrid有望获得一位愿意大量采购其产品的重要客户。而对于Elbit Systems而言,这样的合作意味着能够获得先进的技术和推进系统。
近日,双方公司进行了必要的谈判,确定了合作条款,并于数日前签署了合作协议。

产品 LH-01 带螺旋桨
根据这份文件,两家公司将在未来十年内合作开发无人机。埃尔比特系统公司计划利用其现有经验开发新型空中平台,而洛文塔尔公司将负责为这些平台制造和供应发动机。
据悉,NPH混合动力发动机将显著提高无人机的燃油效率,从而大幅提升其关键性能,例如航程和续航时间。此类发动机可用于升级现有发动机。 无人驾驶飞机以及在开发全新产品方面。
出于显而易见的原因,两家公司尚未披露未来合作的全部细节。他们没有具体说明洛文塔尔混合动力公司将提供哪些发动机,埃尔比特系统公司计划为哪些无人机配备这些发动机等等。此外,目前还不清楚两家公司是否会仅限于使用NPH现有的产品,还是会开发适用于未来无人机的新产品。
然而,缺乏公开信息并不意味着没有实际计划。这两家公司很可能已经做好实施准备。因此,首批搭载混合动力发动机的无人机可能很快就会开始测试。鉴于此类项目的特殊性及其预期收益,预计埃尔比特系统公司和洛文塔尔公司不会推迟其宣传活动的启动。

LH-02的安装
并联混合动力车
Lowental Hybrid目前在其原生并联混合动力产品目录中提供四款系统。这些系统采用相同的设计,运行原理相似,但在尺寸、功率和其他参数方面有所不同。此外,这些系统专为不同重量级别的飞机而设计,每种飞机都有其自身的功率需求。
所有NPH单元均安装在由金属部件构成的空间框架上。该单元连接到载机的机身。较小的LH-01和LH-02单元采用矩形框架,部分单元位于框架内部。编号为“03”和“04”的单元则采用L形框架,布局略有不同。
内燃机安装在车架内。NPH系列车型采用不同功率输出的二冲程单缸和双缸发动机。消音器位于车架外部,直接安装在气缸上。发动机轴延伸至车架前部之外,并安装有皮带传动轮。
在机架(外部)发动机轴上方是传动皮带轮、一个独特设计的变速箱和一个同轴电动机(兼作发电机)。与汽油发动机一样,不同的发动机配置会使用不同性能等级的电机。变速箱/电动机轴用于安装螺旋桨。

产品 LH-03
该混合动力系统包含所需容量的电池组,这些电池组在飞机内部进行了优化布局。此外,该系统还包括转换器和控制系统。
LH-01是该系列中最紧凑、功率最低的型号,重量仅为2,5公斤(不含油箱和电池)。它配备一台1,9马力的内燃机和一台3,69马力的电动机。更大的LH-02系统重3,3公斤,采用一台3,2马力的汽油发动机和一台4,82马力的电动机。
LH-03 的布局有所不同,重量为 4,65 公斤。它采用一台 4,55 马力的内燃机和一台 9,86 马力的电动机。该系列中最强大的型号是 LH-04。它的汽油发动机可输出 8 马力,电动机可输出 12,25 马力。然而,它的重量为 6,1 公斤。
工作原理
原生并联混合动力系统的工作原理非常简单。根据飞行模式和电流需求,内燃机和电动机可以同时运行或交替运行。每种模式都有其自身的特点,但两者结合使用可以提升无人机的关键性能。
因此,汽油发动机在运行过程中产生推力,并与电动机一起以发电机模式为电池充电。如果需要更大的动力,两台发动机同时运转,其动力通过齿轮箱传递到螺旋桨。电动机则从电池获取电力。此外,还可以关闭内燃机,完全切换到使用电池电量的电力推进系统。

LH-04是该系列中最强大的成员。
假设这种推进系统在飞行过程中会在不同的模式之间切换。模式之间的切换取决于飞行计划、能量消耗和其他因素。优化利用这些模式可以降低燃料消耗并提高能源效率。
优缺点
Lowenthal Hybrid公司声称,NPH系统赋予了载机无人机独特的性能。与纯电动系统相比,其飞行续航时间可提升五倍。与内燃机不同,该混合动力系统几乎可以无声运行。此外,它还融合了汽油发动机和电动机的其他优势。
与此同时,NPH产品也并非完美无缺。首先,与其他混合动力系统一样,它们比简单的内燃机或电力系统更为复杂。此外,两台发动机和辅助设备的存在增加了其尺寸和重量,这对兼容的空中平台提出了更高的要求。
Lowenthal Hybrid提供多种NPH发动机选项,但其功率输出均不超过10-12马力。这极大地限制了可搭载此类系统的无人机的航程。该系列发动机仅适用于重量在几十公斤以下的无人机。

埃尔比特赫尔墨斯900重型侦察无人机。这类设备将受益于NPH系统的安装。
开发商可能计划在未来扩大现有技术规模并开发新的推进系统。但能否达到数十马力的功率水平尚不清楚,进一步提升功率也存在不确定性。
显然,洛文塔尔的混合系统并非适用于所有无人机的通用解决方案。它们应该只安装在那些能够充分利用NPH系统固有优势并弥补其不足的无人机上。这些无人机应该是中型侦察或侦察打击任务无人机,设计用于远程飞行。将NPH系统应用于其他类型的无人机并不实际,尽管不能排除未来进行改装的可能性。
在早期阶段
显然,埃尔比特系统公司和洛文塔尔混合动力公司目前正在合作寻找合适的空中平台,或制定新型此类设备的需求。随后将出现新的项目,在可预见的未来,前景可观的无人机将开始测试。
两家以色列公司计划利用新技术和新成果来争取利润丰厚的合同。这意味着他们不会拖延前景良好的项目的开发,并将尽快启动推广活动。他们的合作成果可能会在即将举行的国际展览会上亮相。
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