3.5小时超长续航！YouTuber打造世界最高效无人机

本周，一架定制无人机在一次充电后在空中飞行超过3.5小时，让整个续航圈都惊了。

这一里程碑式的飞行由工程师兼无人机专家卢克·马克西莫·贝尔最近完成，说明只要设计用心、能量优化到位，飞行时间就能大幅拉长。

贝尔对创纪录并不陌生。2022年，他凭借其“游隼”四轴飞行器创造了全球速度纪录。这一次，他不拼速度，改拼耐力了。

结果他造出的无人机就一个目标：在不充电的情况下尽可能长时间地保持在空中。

为了最长的飞行时间而设计

贝尔做这个项目时，最看重续航能力。每一个设计选择都是为了这一个目标。他没有用更小、转速更快的螺旋桨，而是选了T-Motor的40英寸碳纤维大桨。这些G40桨在低KV电机上慢慢转，这样更省电。

他给这些桨搭配了额定90 KV的MN105 V2反重力电机。这些电机是最轻的，既能带动那么大尺寸的桨，又不会增加多余重量。大桨低速转，升力效率更高，无人机悬停时更省电。

动力来自Tattu的半固态NMC锂聚合物电池。这些电池每公斤能提供大约320瓦时的能量。这大概是标准锂聚合物电池能量密度的两倍。对于长续航无人机，更高的能量密度直接意味着更长的飞行时间。

贝尔还从电池上减掉了多余的重量。他从每个电池组中去掉了180克（6.3盎司）的包装材料，然后用更轻的连接器替换了原来重的连接器。总共省下了360克（12.7盎司）。省下的重量差不多等于整个碳纤维车架的重量。

悬停时，无人机大概消耗400瓦功率。慢慢向前飞的时候，气流变好了，升力和耗电量降到250瓦左右。这么一来，效率高了，飞行时间也就更长了。

微调机身和线路

臂长也是个关键因素。贝尔用AirShaper软件做了计算流体动力学模拟，试了各种配置。他最后选了800毫米（31.5英寸）的臂长，觉得这样性能和重量最平衡。

如果机臂太短，螺旋桨尾流会相互干扰。如果过长，机架会变得更重且效率降低。所选择的长度在最大程度减少了干扰，同时避免多余结构。

布线也花了很大心思。每个电机需要约11米（36英尺）的导线。贝尔算了一下电阻和增加铜线重量哪个更划算，最后选了18 AWG导线。较粗的导线可降低电阻损耗，但会增加重量。他为了整体能效做了优化。

机架用的是碳纤维管，加上3D打印的机臂、支架和起落架。这结构又轻又结实，扛得住长时间飞行。

精简电子设备，提升可靠性

为了减少故障点，贝尔把电子设备做得特别简单。一个Holybro Nano Drive 4合1电子速度控制器负责供电。一个TBS Lucid H7飞行控制器运行INAV固件。一个Matek GPS模块提供定位数据。一个DJI O4 Air图传模块将实时视频传输回地面。

早期的轻量化组件在测试中出了故障。贝尔换上了成熟的零件，提升了可靠性。多次台架测试测量了不同负载下的推力与功率比。他发现推力越大，效率越低。这样一来，他就能在重量更轻的情况下保留足够的推力余量。

刚开始飞的时候，机身抖得厉害，零件也坏了。每次出问题，他都从中改进了设计。在优化系统后，这架无人机就算有风，也能一口气飞3个半小时以上。

飞到2小时14分钟时，它已经超过了SiFly的悬停基准，而且还剩不少电。前向飞行进一步提升了效率。无人机安全着陆，电池电压是2.95伏，以免损坏。

这个续航记录虽然不是官方数据，但明显超过了目前已知的记录。