中国粉体网讯 当前，低空经济正在快速发展，无人机等飞行器已经逐渐应用在测绘、航拍、农业、物流、医疗或紧急救援等领域。尤其在一些人力执行相当棘手且危险的领域，无人机成为了我们的得力帮手。
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相关机构调研显示，全球无人飞行器市场规模预计将从2024年的317亿美元成长至2030年的912.3亿美元，预测期间的年复合增长率为16.3%。
市场不断扩大的同时，对无人机的性能要求越来越高，比如图像传输速度和清晰度等，还要飞得越高飞得越久，相应地其工作时产生的热量也越来越多。但是由于无人机的体积要尽可能小巧，这便导致其整体设备的散热成为了制约其技术突进的瓶颈。
01.热从何来
电池
电池是无人机的能量储备库，当电池放电时，化学能变为电能驱动电机，这个过程会发热，尤其在无人机紧急起飞或者快速攀升时需要大功率输出，电池需要高倍率放电，电池发热问题更为严重。
相关研究表明，锂离子电池的最佳使用温度范围为25~40℃，超过45℃电池性能就会下降，甚至会起火爆炸。因此需要对无人机用锂离子电池进行散热设计，使其产生的热量及时地散去。
电机、电调
无人机的两大核心就是电机和电调（即电子调速器）。
无人机飞行全靠螺旋桨或者涡扇来牵引带动，驱动它们旋转的动力都是来自电机，电机作为无人机的动力输出单元，也是个“发热大户”。电机内部有铁芯和绕组线圈，绕组通电产生电阻损耗，也就是常说的铜损，电流越大、电阻越高，铜损就越大，发热也就越厉害；铁芯在交变磁场下会产生磁滞涡流损耗，即铁损。像无人机在持续飞行、尤其是高速巡航时，电机长时间高负荷运转，铜损和铁损叠加，热量迅速积聚，这不仅会降低电机自身的效率，导致动力输出减弱，还可能使电机的绝缘材料受损，引发短路故障，让飞行器在空中失去动力，后果不堪设想。
电机随时承担着动力输出工作，电机的转速和功率大小却是靠电调控制，所以无人机能平稳飞行电调是功不可没的。电调在运行过程中会产生大量的热量，如果电调过热导致性能衰减，那就不能很好地控制电机转速，那飞控就无法承受住这样大的电流。
逆变器
负责将电池输出的直流电转换为电机所需的交流电。逆变器工作时，通过半导体开关管的频繁导通和关断来实现电能转换。在这个过程中，开关管自身会产生热量，而且由于电流的快速变化，还会在电路中形成高频谐波，进一步增加损耗、产生热量。一旦逆变器过热，其内部的电子元件性能会下降，甚至损坏，造成交流电输出异常，电机无法正常工作，无人机也就陷入了飞行困境。
马达与推进系统电动马达
驱动螺旋桨的马达会因电阻和机械摩擦而产生热量，尤其是在高负载或长时间运作时。电子速度控制器这些装置可调节马达的速度，并在运作期间产生热量，尤其是在管理高电流时。
配电系统配线和连接器
电气连接器和配线会因电阻而产生热量，特别是当电气连接器和配线的大小不足以承载电流或连接不良时。
此外，无人机等各类飞行器具有一定的智能化功能，实现这些先进功能也必使得芯片和器件本身的发热量进一步增加。如摄像头，它是飞行器的眼睛，然而摄像头在运行时产生的热量多，如果散热不及时，导致温度升高，电子设备电阻升高，就会损坏电子元件，从而影响图像传送的稳定性。
02.散热“三十六计”
为了解决无人机散热问题，工程师们想了很多办法，如液冷、风冷以及各种高效的导散热材料。
液冷，就像是给设备安排了一条“清凉小溪”。冷却液在封闭的管路中循环流动，流经发热部件时，热量就如同被溪水裹挟着，源源不断地带走。重新冷却后的冷却液又回到电池部位，如此往复，确保电池始终处于适宜的工作温度区间。
风冷，则是借助风扇、通风口等，让空气流动起来带走热量，好似给设备吹起了“清凉之风”。在一些小型无人机或者对重量、成本控制极为严苛的项目中，风冷大显身手。
电池包用胶详解，来源：汉高
导/散热材料及部件在无人机热管理中表现也相当给力，例如，在电池热管理中，导热凝胶、导热硅脂、导热粘接胶、导热垫片等热界面材料必不可少；在芯片散热方面，热界面材料、热管、均热板等也能发挥重要作用。
小结
总之，无人机的技术发展与热管理水平息息相关，有效的热管理解决方案可确保所有元件在指定的温度范围内运作，提升飞行作业的性能、可靠性与安全性。
参考来源：
[1]中国粉体网
[2]eVTOL热管理：解锁电动飞行的“热”密码.eVTOL产业通
[3]无人机用锂离子电池散热设计.清华大学
[4]新一代无人飞行器（UAV）热管理的需求与机遇.热管理Ultra
[5]无人机散热方案.工典科技
（中国粉体网/山川）
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