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領袖觀點|油電混合多旋翼無人機
作者 李家同
刊登日期:2019/07/01
多旋翼機有一點像直升機,因為可以垂直起降,可是它和一般直升機最大不同的地方,乃是直升機靠一組槳葉,這一組螺旋槳不是獨立的,他們用同一個速度旋轉,多旋翼的意思是指,每一個機臂上有完全獨立的槳葉,槳葉分兩組,一組順時鐘轉,另外一組逆時針轉,可是機臂上的槳葉是互相獨立的,它們的旋轉速度可以不一樣,以下是一張最近國內工程師發展出來的多旋翼無人機的照片。
從下圖,我們可以看出這一個多旋翼無人機有八個機臂,分成兩組,一組順時鐘轉,另外一組逆時針轉,每一個軸上有兩個獨立的槳葉,所以一共就有16個獨立的槳葉。它們旋轉的速度可以不一樣的。
這一個無人機是油電混合的,因此有得時候一直需要引擎、發電機和馬達,這個無人機上的引擎是向國內廠商購買的,發電機和馬達都是公司自行開發的。
無人機上的引擎比較小,因為無人機在空中可以傾斜,所以機油不能單獨加在引擎內,而必須將機油和汽油混合,其實這種引擎並不是很容易做出來的。
製造引擎的公司,在過去都是裝在無人定翼機的,不是油電混合的無人機,所以它的冷卻比較簡單,因為熱空氣會直接散到大氣中去,油電混合的無人機,引擎出來的熱會散到發電機上去,所以我們的工程師必須設計一套一體式氣冷設備,將引擎和發電機所散出的熱,用風扇將熱送走。
這種多旋翼的無人機,有停懸的能力,也就是說我們可以將無人機停止在空中不動,這種能力是相當有用的,救火就可以利用這種能力,至於如何能夠停懸,不容易講清楚,據我所知,是使得所有的旋翼用同樣的速度旋轉。
這種無人機當然需要一個控制系統,控制系統必須要有能力接受很多的信號,包含GPS和地面操縱的人所送出的訊號,控制系統內也要有一個陀螺儀,這個控制系統是向國外的公司購買的。
無人機上也要有一個能力,可以將交流電力轉換成直流電力,這種線路叫做ADC(Analog to Digital Converter),問題在,這個線路必須承擔高電壓和高電流且要很輕,所以目前還是要向國外購買,照相機也是要向國外購買。
這種多旋翼無人機的最大好處在於穩定,我們可以想像的到,如果有一個馬達出問題,這個無人機也不會有很大的問題,我們的多旋翼無人機可以在偏遠的山上清洗電塔,可以在高樓救火,可以在農場施肥,最近這架無人機在苗栗的河川上試驗拋投救生衣、救生圈以及引繩等等動作,都很成功。
無人機當然也還是有其他的功能,對國家安全是絕對有用的,這個團隊有9位工程師,研發的時間是2年,這個無人機也得到了2019年美國消費性電子展創新獎(CES 2019 Innovation Awards),這個無人機開發,工程師需要知道機械、電機等等的學問,每一個細節都必須做得非常好,國家有這種肯下苦功的工程師,是值得慶幸的,也值得鼓勵的。
我們更應該注意,任何一個好的機械,除了設計要好以外,其中的零組件尤其要精密,否則這種機械可能會有問題的,國家必須鼓勵工業界發展各種的零組件,而且要發展精密的零組件,我們可以想像得到,如果所有的零組件都必須向外國購買,將來維護起來會不堪設想,而且造價也會非常高昂,當然我們有一些零組件還是要向國外購買,不過從這一個例子看來,我們國家已經有相當多的衛星工廠可以製造各種性能的零組件。
希望國人知道國家有很多的工程師在努力的工作,而且我們國家最大的優點乃是在於我們有很多的零組件公司,它們都不可能是很有名的,但是如果沒有它們,我們根本不可能談精密工業,政府以及社會都應該支持這些公司,也應該給我們國家努力工作的工程師獎勵。
國人一定要對自己國家有信心,我們是一個不錯的工業國家。
(轉載自李家同為台灣加油打氣專欄)
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