照明系留无人机

1.1.1.1 系留平台分系统组成

系留无人机采用四旋翼构型，结构对称布置，控制原理上相对简单，具有动力耦合度低、响应速度快、控制精度高、维护成本低等优势。系留无人机平台分系统主要由机体机构、飞行系统、动力系统、电气系统、测控系统组成。机体结构材料主要由碳纤维复合材料及航空铝合金材质组成；动力系统由电机、电调、螺旋桨和电池组成；系留飞行模式由地面持续供电，实现长时间滞空飞行，以执行应急照明、应急通信、气体监测、环境观测和光谱遥感测绘任务。

表 1 系留多旋翼无人飞行器组成

序号

分系统

组件

数量

1

机身组件

机身

1

起落架

1

2

航电系统

系留线缆接插件（插头）

1

转换电源（50转24V）

2

机载供电系统（机载电源、分电板）

1

备用电池（2串6S,12000mAh,25C）

2

3

导航与飞控系统

飞控计算机

1

飞控天线

1

飞控状态显示灯

1

北斗接收机

1

北斗天线

2

4

动力系统

电机

4

电调

4

桨叶

4

5

数据处理及通信模块

光端机

1

数传模块

1

数传模块天线

1

接收机

1

图 10系留无人机外观示意图

1.1.1.1 系留平台分系统技术指标 1.1.1.1.1 功能指标

a)一键起降：无需操作遥控器，通过地面站输入起飞和降落命令，无人机即可自动起飞或降落；

b)一键改变高度：无人机在空中悬停过程中，无需操作遥控器，在地面站输入悬停高度后，点击改变高度命令按钮，无人机即可自动上升或下降至该新高度后自主悬停；

c)一键改变航向，无人机在空中悬停过程中，无需操作遥控器，在地面站输入期望航向角后，点击设置航向命令按钮，无人机即可自动调整机头方向至该新航向后自主悬停；

d)自动收放线：无人机在起飞、降落、空中调整高度过程中，系留箱自动根据无人机的飞行模式、飞行高度、飞行速度收放系留线缆，并自动排线，无需人工干预；

e)安全保护：无人机具备断桨保护、断电自动降落保护、遥测失联自动降落保护等异常保护功能，可确保任务执行过程中的安全性；

f)定位模式：具备接收GPS/北斗及惯性组合导航的能力；

g)载荷多样性：可提供标准航空设备供电输出接口以及网络、串口、视频多种标准通信接口。

1.1.1.1.2 性能指标

a)机型：四旋翼；

b)最大载荷能力：≥5kg；

c)系留飞行高度：≥100m；

d)系留飞行留空时间：≥12h；

e)抗风能力：≥5级风；

f)最大自动跟船速度：≥35km/h（静风状态）；

g)升空速度：≥1m/s；

h)下降速度：10米以上1m/s，10米高度以下≤0.5m/s；

i)水平悬停精度：＜±1.0m；

j)垂直悬停精度：＜±0.5m；

k)系统供电：DC50V；

l)防雨性能：中雨（1小时2.68mm降水量）；

m)定位系统：采RTK差分定位+GPS和北斗导航功能；

n)通信方式：支持光纤有线和数传无线；

o)载荷供电输出电压：支持DC48V/28V/24V/12V/5V；

p)载荷供电输出功率：≥500W；

q)展开/撤收时间：≤15分钟(2人作业)。

1.1.1.2 结构设计 1.1.1.2.1 总体结构设计

无人机机体采用常规四轴单螺旋桨飞行器布局，该平台机臂与螺旋桨采用一体设计，载荷挂点采用快速换装设计，可实现飞行器平台的快速展开与撤收。无人飞行器机身骨架采用碳纤维复合材料和航空铝材组成，具有强度高，重量轻，机身壳盖采用复合材料制成，整机具有较好的防雨防尘能力，结构强度高且满足各种载荷需要。

无人飞行器展开后的尺寸外形尺寸（机臂展开，桨叶折叠）约为1150×1150×750mm，高度可根据载荷进行调整，轴距为1400±5mm。无人机飞行器可根据需求设计折叠机臂机构减小整机运输尺寸。尺寸其布局示意图如图 11所示：

2.系留收放供电系统方案介绍

2.1.功能概述

2.1.1无人机系留收放供电系统主要由发电机（市电）、系留箱、机载电源组成。

2.1.2系留箱内包含自动收放绞车、地面电源、系留线缆、交流输入接口、空气开关、工作状态指示灯、液晶显示屏等。

2.1.3系留箱将发电机（市电）提供的单相220V（或三相380V）交流电转换为高压直流电DC400-1500V输出到系留电缆，经机载电源降压为适合无人机动力供电的直流稳压输出（例如12S为50V），为无人机提供长续航供电模式，能自适应跟随无人机在中高空、大风速环境下升降，自动同步收放电缆。

2.2.系留箱介绍

性能指标

性能参数

系留箱输入电压

176～300vac（额定输入220V）

系留箱输出功率

7KW

系留箱输出电压

400～810vdc

绞车特性

1. 功能：

1.1被动放缆功能，且放缆过程中能使电缆保持一定张力，防止电缆过度堆积；

1.2自动收缆功能，且收缆过程中能使电缆保持一定张力，防止电缆过度堆积，并帮助无人机安全降落。

1.3排缆功能，电缆收放过程中能自动把电缆排得均匀整齐，并能根据电缆外径进行调节；

1.4电缆保护功能，能应对风速突变、绞盘卷筒的惯性对电缆造成的冲击，防止电缆被拉断；

1.5手自动切换功能，能在自动模式切换到手动模式时，通过转动卷筒可以实现人工手动收放电缆；

1.6传送信号功能，可配置光电滑环，能在电缆收放状态下持续供电并提供光纤通信功能；

1.7检测功能，能够检测电缆的收放长度。

2. 性能：

2.1绞车最大收放速度：2.2m/s；

2.2绞车工作张力（收放）：5-10N可调；

2.3供电电源：AC220V（交流伺服电机）。

系留电缆特性

1.电性能

1.1载流量：7A@25℃，线缆散开状态；

1.2工作电压：DC400-1600V；

1.3长度：110m±1m；

1.4重量：小于19g/m；

1.5外径：≤4.1mm；

1.6环路电阻：≤32Ω/km；

1.7耐压：3000V(DC)60S不击穿；

1.8工作温度： -45℃~80℃；

1.9材料方式：凯夫拉编织；

1.10弯曲半径：50mm；

1.11抗拉力：≥1000N；

1.12绝缘电阻（MΩ·km）：≥ 500MΩ·km。

2.光性能（选配）

2.1单模1芯光纤；

2.2材料朔管；

2.3外径Φ1.45±0.1；

2.4衰减≤0.45dB/km（1310nm）；≤0.35dB/km（1550nm）；

2.5可适配光纤连接器LC、FC、ST。

系留箱特性

1.控制面板

1.1配备4.5寸触摸显示屏：显示箱体温度，放线长度，地面电源电流电压，中英文切换，强收按钮等；

1.2观察窗：观察箱内绞车工作状况；

1.3地面电源指示灯：指示灯亮表示飞机可以起飞；

1.4手动强收按钮：收回未计米的多余线缆；

1.5扭力调节按钮：手动调节实时扭力（0-10N）；

1.6可选配FC连接器：用于光信号传输。

2.侧出线口

2.1腰型出线口：减小出线扭力，更大角度飞行空间；

2.2井子滚轮：线缆出线灵滑不卡缆，并有更大箱体散热效果。

3.散热与输入

3.1四只散热风机：向箱体吹风，降低箱体温度。正对面有箱体排风网状窗口，形成通风通道；

3.2防呆快插航空连接器：外部电源输入（AC220V）；

3.3空开1：控制箱体内收放绞车供电；

3.4空开2：控制地面电源与飞机供电。

系留箱箱尺寸

540mm450mmx320mm（L*W*H）（不含脚轮）

系留箱工作温度

-20~55°

系留箱箱重量

约22kg

3.机载电源介绍

机载电源技术参数

性能指标

性能参数

机载电源电气参数

输入380~850vdc，输出50vdc±5%,额定功率4kw，峰值功率4.4kw。

机载电源效率

典型效率高达94.5%

机载电源保护特性

具有输入过欠压，输出过压、过流、短路、过温保护功能。

机载电源外壳材质

6061或6063铝

机载电源散热方式

强制风冷

海拔高度

3000-5000米不降额

机载电源尺寸

160×135×65（L*W*H误差±2mm）

机载电源工作温度

-20~55°

机载电源重量

约1400g（不含线缆）

4.无人机机载照明灯参数

品 名

350W 无人机照明灯组件

输入电压

6S - 12S (20V~60V)

发光材料

LED光源

亮度

50000 Lm

工作电流

1A~6A

软启动

软起动时间3S(无控制信号直接输出最大功率)

热保护

高于80度进入热保护，亮度逐渐降低直至散热恢复

过流保护

内置反接保护/过流保险丝

调光功能

亮度调节范围 0~100%

调光形式

PWM

防 水 性

IP65

尺 寸

185mm*60mm*20mm（可定制）