利用丁烷燃料热电发电增强小型无人系统续航前景
系统与控制
2025-03-24 v1 系统与控制
摘要
我们研究了利用商用现货（COTS）热电转换技术原型发电机，通过利用碳氢化合物的高能量密度来增强小型（<20 kg）无人机续航的潜力。开发了一个概念验证原型，以验证设计和工程挑战并增强所得结论的有效性。原型性能与建模的结合表明，尽管有许多有前景的替代方案，续航增强仍然是一个困难的技术挑战，目前没有明确的即时解决方案。在包括地面和空中、多旋翼和固定翼无人机在内的代表性无人机样本中，我们报告如下：要从当前的12%最大值来看，热电（TE）发电机模块效率必须提高两倍以上，才能使VTOL多旋翼无人机实现与锂电池的续航对等。另一方面，当前的TE效率可以与一些低功耗固定翼和地面无人机的锂电池相竞争。这些结果的技术贡献因素包括非能量贡献组件的重量、低比功率以及由于燃料质量分数导致的比功率与比能量之间的权衡，以及低效率。
引用
@article{arxiv.2503.16587,
title = {Prospects for endurance augmentation of small unmanned systems using butane-fueled thermoelectric generation},
author = {Morgan Williamson and Aditya Rao and Evan Segura and Bryson Wylie and Matthew Hall},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.16587},
year = {2025}
}