全球产业从飞行演示进入合规运营
全球市场通常以先进空中交通AAM、创新空中交通IAM和无人航空系统UAS描述相关产业,中国则以“低空经济”覆盖航空器制造、低空基础设施、飞行服务与场景应用。近两年,产业评价标准已由“完成一次飞行演示”转向“能否安全、持续并规模化运行”。2024年,美国联邦航空局发布powered-lift最终规则;2025年,欧洲航空安全局发布载人垂直起降航空器运行的符合性方法和指导材料,并为首款依据SC E-19审定的电动发动机颁发型号证书;同年,中国民航局颁发首批载人类民用无人驾驶航空器运营合格证。法规、适航、生产和运营体系逐步衔接,正在把电气验证从研发阶段的性能确认,推向覆盖设计保证、批产一致性和在役维护的全生命周期测试。
这一变化对电气测试提出了更明确的工程目标:不仅要证明峰值功率“带得动”,还要证明在低温、低荷电状态、器件老化、通信异常和局部故障下仍能保持可控;不仅要得到一个能效数值,还要保留动态波形、保护时序和原始数据,以支持复现与追溯。对于低空飞行器而言,供电及电子系统是保证连接续航、安全和运营效率的关键回路。
技术演进把测试平台推向更高电压、更快动态和更多通道
纯电、混合电和氢电等路线仍在并行发展。高比能电芯、快充、高压直流母线、SiC功率器件以及分布式电推进,可降低线缆重量并提升系统效率,却也提高了电气系统的复杂程度。起飞与悬停需要短时大功率,巡航关注效率,下降、制动及螺旋桨风车效应可能产生能量回灌;低温、低SOC和老化会推高电池内阻,加剧母线压降与纹波。电池包、电机控制器、DC-DC、执行器和航电设备之间的瞬态相互作用,往往比单一部件的稳态指标更难以通过验证。
另一方面,分布式架构带来了数量更多、功率更分散的用电单元。飞控计算机、通信与导航、传感器、照明、泵、风扇、舵机和小功率电机可能工作在不同电压轨,并具有严格的上电顺序、待机功耗和瞬态抗扰度要求。因此,电气性能测试既要覆盖数十千瓦级动力母线,也要对瓦级至千瓦级电子系统进行多路同步供电、精密测量和动态捕获。只做恒压供电或恒流放电,不足以反映真实飞行任务。
六类电气测试难点决定验证平台能力
无人机若以动力电池作为能源,供电系统的动态测试即电池供电下的工况模拟。测试波形应覆盖上电自检、垂直起飞、悬停、巡航、突发机动、下降、着陆和快充,并叠加温度、SOC、SOH及单体差异。源载设备的电流斜率、最小脉宽、波形回放和同步触发能力,会直接影响峰值电流、母线电压的稳定性和保护时序的可信度。
电芯与BMS故障必须可控注入。除采样和均衡精度外,还要验证过压、欠压、过流、绝缘异常、温度偏移、采样线断开、短路和反接等故障。测试系统需要独立控制多通道电压与电流,并记录接触器、告警、降额和备份供电的动作顺序,才能判断冗余设计是否真正有效。
高压母线必须兼顾稳态与瞬态。更高母线电压和更快开关边沿会带来过冲、纹波、共模干扰及控制环稳定性问题。电池模拟器需要呈现不同SOC和温度下的开路电压与内阻,电子负载需要快速复现脉冲功率,测量端则要在统一时间基准下关联电压、电流和控制信号。
小功率电机和执行器存在双向能量流。泵、风扇、舵机及其他辅助电机在启动、堵转、快速加减速和制动时,可能出现大电流、母线回灌或反电动势。测试电源既要稳定供电,也要吸收返回能量,并支持输出阻抗和电池特性的模拟,避免外接耗能单元改变被测对象的动态行为。
多路机载电子系统要求高精度和同步性。飞控、通信、导航、传感器和DC-DC模块常需多路电源配合,并关注微安级待机电流、上电时序、浪涌、掉电保持及毫秒甚至微秒级瞬态。若电源、示波测量和数据记录分散在不同仪器中,触发误差和接线复杂度会降低结果一致性。
长周期测试需要效率与追溯。HPPC、DCIR、循环寿命、热管理及任务剖面耐久试验持续时间长、吞吐功率大。双向回馈设备可将吸收能量返回交流侧,降低散热和用电压力;自动化软件则可固化步骤、限值、异常处理、原始数据和报告模板,为设计迭代及批量验证建立同一判定基线。
ITECH低空经济行业解决方案
针对不同功率层级和验证目标,ITECH可提供专业的组合仪器。
验证对象 | 关键任务 | ITECH产品优势 |
电芯与BMS | 单体差异、均衡、保护与故障注入 | IT2600多通道电芯模拟与测试平台:独立控制单体电压与电流,支持电池模型、循环测试及开路、短路、反接等故障模拟 |
电池包与动力母线 | SOC/SOH变化、启动跌落、峰值功率与能量回灌 | IT6600C双向直流电源配合BSS2000:3U/42kW,双通道独立设计,可进行电池特性模拟与高功率源载测试 |
推进电源与电调 | 快速脉冲、低压大电流与动态稳定性 | IT8100A/E高速直流负载:/50kHz动态频率、单机150A/μs电流斜率用于模拟快速负载变化 |
小功率电机与电子系统 | 启动、堵转、制动回灌、DC-DC及辅助设备供电 | IT-M3900C双向直流电源:1U/6kW、2U/12kW,源载一体并支持电池模拟,适合灵活搭建子系统台架 |
高精密多路电子设备 | 多电压轨、上电时序、微小电流与瞬态波形 | IT2705直流电源分析仪:单机8通道可扩展至上百通道,集成直流源、双向源、回馈负载和SMU模块,提供Meter、Scope与Data Logger功能 |
地面供电与充电设备 | 暂降、中断、频率、谐波及双向功率 | IT7900P四象限电网模拟器+APS4000电力仿真软件:复现交流输入扰动,也可用于交流电机测试 |
从部件验证到系统闭环
参考ITECH低空经济与无人机测试方案,实验室可按“电芯与BMS—电池包与直流母线—推进与辅助用电—航电电子—充电与地面供电”建立分层平台。前端使用IT2600验证电芯单体与BMS;中高功率直流链路由IT6600C配合BSS2000复现电池包状态;IT8100A/E用于施加高速动态负载;IT-M3900C覆盖小功率电机、执行器和DC-DC等双向测试;IT2705完成多路精密供电、时序和瞬态测量;交流侧则由IT7900P复现供电扰动并分析输入特性。
ITECH助力低空飞行器电气验证
ITECH长期专注电力电子测试,产品覆盖双向直流源载、高速电子负载、多通道电芯模拟、精密直流分析、交流电网仿真、功率分析及自动化软件。围绕低空飞行器更高电压、更快动态、多路精密供电和安全故障验证需求,ITECH可将复杂任务工况转化为可执行、可重复、可追溯的测试流程,并通过模块化和可扩展的系统架构支持从研发验证到批产测试的能力延续。