固定翼無人機可帶來高速穿越空域的能力,，但它們無法用于需要靜止不動的空中飛行的應(yīng)用,，這種飛行對于持續(xù)空中監(jiān)控和通信應(yīng)用而言尤為重要,。

早期對系留無人飛艇的實驗暴露出了一個基本挑戰(zhàn),，那就是它們在強風(fēng)條件下，相對而言無法保持靜止不動,。需要一種新方法,，Dragonfly Pictures 公司 (DPI) 開發(fā)了一種新型無人機 — 原地懸空系留無人機。

與每 20 分鐘需要更換電池的電池供電多旋翼無人機不同,，系留無人機通過一根連接基站的電線接收電源,。因此，它們可以在空中停留數(shù)小時,，甚至幾天時間,。DPI 的系留多旋翼無人機旨在用于跟蹤尾隨移動主機平臺，包括艦船,、船只,、卡車以及其它無人駕駛地面交通工具等。

與固定翼無人機相比,，它們具有多項優(yōu)勢,，包括垂直起降功能。不需要跑道和發(fā)射臺,，也不需要回收設(shè)備,。與飛艇不同的是,，它們還能實現(xiàn)持續(xù)、靜止不動的定位,，即使是在天氣不穩(wěn)定以及風(fēng)速變化莫測的情況下也是如此,。

他們的系留無人機在實際操作條件下進行了廣泛的測試，目前已經(jīng)完全達(dá)到美國海軍在海洋/海洋環(huán)境中用于情報,、監(jiān)控與偵察 (ISR),、通信與視頻應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。

克服極限設(shè)計挑戰(zhàn)

DPI 的軍用/工業(yè)級無人多旋翼空中繼電器 (UMAR) 系留無人機具有防雨,、防雪,、防塵和防熱性能，針對咸水海洋環(huán)境進行了專門優(yōu)化,。

UMAR 無人機的獨特優(yōu)勢在于：通過系線持續(xù)供電,，因此它可以在 500 英尺的高空提供長達(dá) 400 多個小時的不間斷運行時和工作。但系留架構(gòu)存在重大的設(shè)計挑戰(zhàn),。電源需要以極高的電壓和極低的電流從主艦輸送給多旋翼無人機,，這有助于使用最細(xì)、最輕的系線,，反過來又能增加無人機的機動性和機載有效載荷,。

UMAR 無人機在 8 至 10kW 的功率級下工作，功能非常強大,，能夠在惡劣的海洋風(fēng)暴條件下保持持續(xù),、靜止不動的定位。這一挑戰(zhàn)通常會因影響主艦定位的洶涌海水/海浪而變得更復(fù)雜,。因此,，無人機需要功率電容和敏捷性，才能加速旋翼提升的速度并即時響應(yīng)短期或長期爆發(fā)的偏航,。

在多旋翼無人機中,，必須在盡可能最小的輕量級封裝外殼中實現(xiàn)高壓轉(zhuǎn)換。UMAR 上帶的 8 個獨立轉(zhuǎn)子需要高級互連的 PCB 電路,，因此電源組件層的任何空間節(jié)省,，都可以重新用于其它增值組件。

DPI 副總裁 Joe Pawelczyk 表示：“使用 Vicor 電源模塊,，我們已能夠降低無人機上所有組件的重量,，從而可在攜帶所需任務(wù)載荷的同時，增加飛行高度和氣流速度,。其他任何公司都無法真正提供 Vicor 產(chǎn)品的功率密度,，所以我們可以通過其組件實現(xiàn)最高水平的機動性、性能和懸停控制,。這可增加 DPI 系留無人機的載荷能力,、飛行高度和速度?！?/p>

UMAR 無人機作為機載 RF 天線部署時,，可以將艦船的無線電視線從 8 英里擴展到 30 英里。

針對功率密度而優(yōu)化的電源架構(gòu)

為了應(yīng)對這些艱巨的電源挑戰(zhàn),，DPI 正在其 UMAR 中利用 Vicor 纖薄高電壓  BCM? VIA? 模塊實現(xiàn)高效轉(zhuǎn)換 (98%),，從800V 降至 50V 的熱損耗僅 2%。高壓 BCM 封裝小,，多種安裝方式,，對于實現(xiàn)功率密度極高的輕量級機載系統(tǒng)特別珍貴。

由 8 個 Vicor 高電壓 BCM4414 模塊并行排列,，為 DPI UMAR 的 8 個獨立旋翼提供動力,，能夠在旋翼之間共享電源，增加冗余,。Vicor模塊技術(shù)極少的高頻諧波特性,，加上在 Vicor 高壓 BCM 中集成的 EMI 濾波器，幫助最大限度減少了 EMI 噪聲,，所增加的尺寸和重量都比傳統(tǒng) DC-DC 轉(zhuǎn)換器少,。如果不經(jīng)過濾波，這種噪聲可能會影響無人機和主艦之間的 RF 通信,，也無法達(dá)到 EMI 標(biāo)準(zhǔn),。

有 8 個 Vicor 高電壓 BCM 并行排列，為 DPI UMAR 的 8 個獨立旋翼提供動力,，能夠在并排的旋翼之間共享電源,，增加冗余,。

除了目前在美國海軍進行的試驗性部署外,，DPI 技術(shù)正在接受許多政府機構(gòu)、承包商和其他實體的評估,，并已顯示出在其它應(yīng)用方面的美好前景,，如救災(zāi)應(yīng)急人員以及大面積監(jiān)控（公共活動、體育場安全等）等,。