مهندسی فناوری‌های دفاعی

مهندسی فناوری‌های دفاعی

مروری جامع بر روش طراحی هواپیماهای بدون سرنشین مجهز به سیستم پیل سوختی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار مهندسی هوافضا، دانشکده مهندسی و پرواز، دانشگاه امام علی(ع)، تهران، ایران
2 دانشیار مهندسی هوافضا، دانشکده مهندسی و پرواز، دانشگاه امام علی(ع)، تهران، ایران
چکیده
پهپادها (UAVs) به عنوان سامانه‌های هوایی خودکار، با کاهش ریسک عملیاتی و صرفه اقتصادی بالا، در دهه‌های اخیر به فناوری شالوده شکنی تبدیل شده‌اند. این پلتفرم‌ها برای مأموریت‌های حساس و پرخطر ایده‌آل هستند. در این میان، پهپادهای مجهز به پیل سوختی (FC UAVs) به دلیل چگالی انرژی جرمی بالای هیدروژن، توجه فزاینده‌ای را در صنعت هوافضا به خود جلب کرده‌اند. با این وجود، جهت تحقق مأموریت‌های آتی، سیستم‌های پیشران الکتریکی این پهپادها نیازمند بهینه‌سازی‌های جامع و نوآوری‌های ساختاری هستند.
مقاله حاضر با هدف ارائه یک مرور جامع و تحلیل عمیق بر فناوری‌های کلیدی مرتبط با طراحی و عملکرد پهپادهای پیل سوختی تدوین شده است. ابتدا، ساختارهای گوناگون سیستم پیشران، شامل پیکربندی‌های مبتنی بر پیل سوختی، سری و موازی، مورد بررسی قرار می‌گیرد و مزایا و محدودیت‌های آن‌ها تبیین می‌شود. سپس، به راهبردهای مدیریت انرژی، که برای بهینه‌سازی توزیع توان و افزایش بازده کلی سیستم حیاتی هستند، پرداخته می‌شود. در ادامه، کاربردهای نوین و تخصصی پهپادهای پیل سوختی در حوزه‌هایی نظیر کشاورزی، پایش زیرساخت‌ها، لجستیک شهری و عملیات نظامی تشریح شده و رویه‌های طراحی سیستماتیک و مهندسی متناسب با هر کاربرد، از جمله ملاحظات آیرودینامیکی و پیشرانشی، جمع‌بندی می‌گردد. نتایج این پژوهش جامع بر ضرورت توسعه ساختارهای پیشرفته پیشران، راهبردهای مدیریت انرژی بهینه و رویه‌های طراحی دقیق مهندسی برای شتاب‌بخشیدن به فرآیند تجاری‌سازی و کاربرد گسترده پهپادهای پیل سوختی تأکید دارد. این جنبه‌ها به شدت به یکدیگر وابسته بوده و نقش محوری در افزایش مداومت پروازی، قابلیت اطمینان و کارایی عملیاتی این سامانه‌های هوایی ایفا می‌کنند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات