歲啟新章，春祺送暖！值此辭舊迎新之際，哈工大鄭高院以“科技賀歲 成果拜年”為序，向各界朋友致以最誠摯的新春祝福！作為地方重要的創(chuàng)新中心，我院始終立足科技前沿、深耕產(chǎn)業(yè)沃土。為搭建我院科研與省市產(chǎn)業(yè)的對接橋梁，讓創(chuàng)新活力轉(zhuǎn)化為地方發(fā)展的強勁動能，春節(jié)期間，我們將陸續(xù)呈現(xiàn)一批優(yōu)質(zhì)科研成果，歡迎聯(lián)系合作。

本期為您帶來的是新能源車輛先進動力與能源研究所研發(fā)的面向低空經(jīng)濟的無人機無線充電技術。

一 、技術創(chuàng)新點

新能源車輛先進動力與能源研究所圍繞無人機在長時間自主作業(yè)過程中普遍面臨的續(xù)航受限、人工值守依賴高以及多機型適配困難等現(xiàn)實問題，構建了一套以磁耦合無線電能傳輸為核心的無人機無線補能體系。

系統(tǒng)將高頻無線充電技術、自動歸中停靠結構以及遠程通信控制模塊進行整體化設計，使無人機在完成既定任務后能夠自主降落并完成免接觸補能，從而實現(xiàn)“降落即補能、補能即再起飛”的連續(xù)作業(yè)模式。

該體系并非單一設備，而是一種融合能源傳輸、結構機械與數(shù)據(jù)通信能力的綜合基礎設施形態(tài)，在保證充電效率與環(huán)境適應能力的同時，大幅降低人工參與度與運維復雜度。

▲成果介紹

▲無人機無線充電原理圖

▲無線充電停機坪/機庫產(chǎn)品總體設計方案

二、技術優(yōu)勢

在性能表現(xiàn)方面，該系統(tǒng)在高效率能量傳輸與結構輕量化之間取得了較為均衡的工程效果，使其既能夠滿足工業(yè)級無人機的補能需求，又不會對飛行平臺本身形成明顯負載壓力。

實際測試中，無線充電效率可穩(wěn)定維持在90%以上，在部分工況下峰值效率可進一步提升；充電功率覆蓋數(shù)百瓦至千瓦級區(qū)間，能夠支撐中大型多旋翼無人機的快速補能需求。

與此同時，機載接收端重量控制在百克量級，對飛行姿態(tài)與續(xù)航時間的影響極小。在環(huán)境適應能力方面，系統(tǒng)整體防護等級達到IP56標準，可在戶外雨雪、沙塵及高濕環(huán)境中長期運行。

與目前部分依賴觸點接觸式充電或機械換電結構的同類產(chǎn)品相比，本系統(tǒng)在適配范圍與運維可靠性方面表現(xiàn)出更為明顯的綜合優(yōu)勢。

一方面，其無線補能方式避免了觸點氧化、機械磨損等問題，長期穩(wěn)定性更高；另一方面，在機型兼容層面可覆蓋市面上絕大多數(shù)主流工業(yè)無人機，而不局限于單一品牌或?qū)Ｓ眯吞?。在功率輸出能力上，常?guī)工作區(qū)間明顯高于部分以百瓦級為主的競品設備，同時在防護等級上也優(yōu)于部分僅適用于半室內(nèi)環(huán)境的產(chǎn)品形態(tài)。

整體來看，該系統(tǒng)在效率、適配性與環(huán)境可靠性之間形成了較為均衡且實用的技術組合，而不是單一指標的極端堆疊。團隊在無線電能傳輸及無人系統(tǒng)交叉領域已形成持續(xù)性的技術積累，有多篇相關專利布局、論文成果，并且本成果已通過第三方CMA認證，有較高的工程化能力與技術成熟度。

▲關鍵技術指標

▲相關成果

三、應用場景

在應用層面，該系統(tǒng)既可服務于政府及國企主導的長周期固定任務場景，也適用于商業(yè)化高頻次應用環(huán)境。

在電力巡檢、邊防巡邏、應急監(jiān)測等任務中，通過在關鍵節(jié)點布設無線充電停機坪，無人機能夠在無需人工干預的情況下完成周期性起降與補能，大幅減少值守成本并提高連續(xù)作業(yè)能力。

在商業(yè)應用方向，如物流園區(qū)巡查、港口安全巡邏及城市末端配送等場景，多機協(xié)同與陣列式停機坪部署方式可以顯著提升作業(yè)頻次與響應效率。

在復雜地域條件下，無線補能模式相較于傳統(tǒng)人工更換電池方式更具穩(wěn)定性與安全性，尤其在山區(qū)、高寒地區(qū)、海島以及風沙環(huán)境中，其減少人工暴露時間與降低操作風險的優(yōu)勢更為突出。通過多節(jié)點接力式部署，可在多個固定補能點之間形成連續(xù)航線，使無人機在執(zhí)行長距離巡檢或大范圍巡邏任務時實現(xiàn)自動補能與持續(xù)飛行，整體作業(yè)模式由“單次任務”轉(zhuǎn)變?yōu)椤把h(huán)任務”，從而顯著延長有效工作半徑并提升任務覆蓋效率。

在實際運行過程中，系統(tǒng)可接入低空智聯(lián)管理云平臺，對無人機電量狀態(tài)、飛行姿態(tài)、實時位置及飛行路徑進行遠程監(jiān)控與可視化調(diào)度，使設備層能力進一步延伸至數(shù)據(jù)管理與任務統(tǒng)籌層面，形成“補能—飛行—監(jiān)控—再補能”的閉環(huán)“蛙跳”運行體系。

▲無人機“蛙跳”無線補能的示意圖

▲無人機飛行管理平臺

四、合作方向

在政府及國企方向，該系統(tǒng)已具備在電力線路巡檢、城市安防、邊境巡邏及應急救援等場景中開展示范部署的條件，通過固定點位停機坪實現(xiàn)無人機自動補能與連續(xù)任務執(zhí)行，有效降低人工值守需求并提升任務可靠性。在商業(yè)應用方向，物流園區(qū)、工業(yè)園區(qū)及港口巡查等場景中，多機協(xié)同與共享式停機坪部署方式可顯著提升作業(yè)密度與運營效率，使無人機真正具備高頻次、規(guī)?；\行的基礎條件。

隨著低空經(jīng)濟基礎設施需求的持續(xù)增長，該系統(tǒng)正逐步從單點設備供應模式向區(qū)域級補能網(wǎng)絡解決方案演進，體現(xiàn)出良好的工程延展性與產(chǎn)業(yè)化拓展?jié)摿ΑＴ谖磥響蒙鷳B(tài)中，其角色將不僅是充電設施本身，更是無人機自動化運行體系中的關鍵能源節(jié)點與數(shù)據(jù)入口。

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