Южноафриканский инженер и популярный видеоблогер Люк Белл установил неофициальный мировой рекорд по продолжительности полета квадрокоптера. Разработанный им дрон находился в воздухе 3 часа 31 минуту и 6 секунд на одном заряде аккумулятора. Ключевую роль в достижении рекорда сыграла тщательно подобранная комбинация компонентов: пропеллеры большого диаметра, низкооборотистые электромоторы, легкая рама из углеродного волокна и полутвердотельные аккумуляторы с удвоенной плотностью энергии. Об этом сообщает издание New Atlas.
Одной из главных проблем полностью электрических дронов-мультикоптеров является ограниченная продолжительность полета. Стандартные квадрокоптеры способны оставаться в воздухе всего 20–40 минут, хотя существуют и модели-рекордсмены. До недавнего времени рекорд держал дрон Q12 компании SiFly, который продержался в воздухе 3 часа 11 минут и 54 секунды. Ограничение времени полета связано с низкой плотностью энергии литий-ионных аккумуляторов. При современных технологиях улучшение автономности возможно либо через создание новых батарей с большей энергоемкостью, либо за счет снижения энергопотребления: установки более эффективных электромоторов и пропеллеров, оптимизации аэродинамики и минимизации массы конструкции.
Именно этот путь выбрал Люк Белл. Его квадрокоптер оснащен винтами диаметром 101 см, что позволяет снизить частоту вращения пропеллеров при сохранении необходимой подъемной силы, а значит — уменьшить расход энергии. Электромоторы с характеристикой 90 KV были выбраны как оптимальные по весу и мощности для вращения столь крупных лопастей с низкой скоростью. Длина лучей рамы составляет 800 мм, что рассчитано с помощью аэродинамических моделей для минимизации взаимного влияния воздушных потоков от винтов. Провода общей длиной 11 метров были подобраны с учетом компромисса между электрическим сопротивлением и массой.
Особое внимание Белл уделил аккумулятору. Квадрокоптер использует полутвердотельную батарею с плотностью энергии около 320 Вт·ч/кг, что почти вдвое выше, чем у стандартного литий-полимерного элемента той же массы. Электролит выполнен в виде геля, что обеспечивает повышенную стабильность и безопасность. Пиковый ток разряда здесь играет второстепенную роль, поскольку винты вращаются с низкой частотой. Кроме того, Белл снизил вес батареи, убрав часть защитной упаковки, что позволило сэкономить 360 граммов — примерно столько же, сколько весит вся рама.
В режиме зависания дрон потреблял около 400 Вт, а при медленном горизонтальном полете — всего 250 Вт, что позволило максимально эффективно использовать энергию аккумулятора. Этот рекорд демонстрирует, как грамотная инженерная оптимизация компонентов и аэродинамики позволяет значительно увеличить автономность квадрокоптеров, приближая их к практическому использованию в длительных наблюдательных миссиях, сельском хозяйстве и логистике.
Дополнительно стоит отметить, что использование полутвердотельных аккумуляторов может стать прорывом для целого класса электрических летательных аппаратов, так как сочетает в себе высокую плотность энергии и относительно низкий вес при повышенной безопасности по сравнению с обычными литий-полимерными батареями.
