应该选择合适的方式预测我们的动力使用时长—保证数据正确性

在许多较大的系统设计中，通常有多种可能性和方法来提供基本电源。例如，在电力与碳氢化合物之间可能存在基本选择，然后是更多细节：清除和收获、太阳能、风能、天然气、丙烷、甲烷、压缩空气……这是一个很长的清单。然而，假设传统上使用的电源是正确的也是正常的，尤其是当设计团队对这种方法有一定的经验时。

然而，成功的系统设计可能需要查看数字、重新评估情况并保持客观。如果数字不支持他们，他们还需要避免“时尚”的感觉良好的解决方案。最近的两个例子，都是来自麻省理工学院的巧合(或者可能不是巧合)，展示了公正的思维如何导致创新的系统级设计。

第一个是无人机，它的目标是在高空停留五天，同时携带约 20 磅(9 公斤)的适度负载。该无人机旨在成为机载通信节点，在高空携带设备(手机、电话、无线电、互联网)，以在现有系统因风暴、洪水、地震和其他灾害而无法运行的情况下建立连接。

参与该项目的麻省理工学院团队，首先研究了使用太阳能的明显解决方案。毕竟，这已经成功地用于其他长期任务。尽管如此，当他们真正体验实际操作时，他们发现太阳能并不是最好的选择。基于太阳能的电力系统将需要更重的电池来存储多余的电力(假设有)，以用于夜间、云或高纬度部署。因此，他们最终决定采用 5 马力发动机的老式汽油动力路线。

麻省理工学院的新闻稿“工程师设计可以在高空飞行五天的无人机”还讨论了他们的关键设计和仿真工具 GPkit，该工具由麻省理工学院教授 Warren Hoburg 开发，允许工程师确定车辆的最佳设计决策或尺寸给定某些限制或任务要求。该工具使团队能够同时考虑大约 200 个约束和物理模型，并将它们组合在一起以创建最佳飞机设计，并评估许多设计权衡。该团队的最终设计被称为“丛林鹰猫头鹰”，重量不到 150 磅(68 公斤)，在 15,000 英尺(4.6 公里)的高度运行了五天。

在另一个例子中，一个衍生团队已经开发并正在商业化一种无人机，该无人机试图结合两种动力世界的优点：汽油和电力。实际上，他们使用直接混合动力架构方法创建了混合动力电动汽车 (HEV) 的航空模拟，其中燃气发动机产生电力，然后用于为所有事物提供动力：电机、电子设备等。(在某些 HEV 中使用的更复杂的并行方法中，有时在动力总成中同时使用燃气发动机和电动机，具体取决于充电和燃料状态、负载条件和其他因素。这可能更有效，但更难控制并具有机械和重量惩罚。)

使用所谓的直接混合动力方法是有意义的，因为它允许对电机进行全电子智能控制，这在电力领域更容易、更有效地完成。当然，在燃气发电机级和电力轨道之间需要权衡损失，但这种损失可能会通过更好的控制和全电驱动效率的提高来抵消。这是一个有趣的工程权衡，需要仔细的系统分析。

麻省理工学院的新闻稿，“混合无人机携带更重的有效载荷，距离更远”，详细介绍了一些细节，并包括一个关于热问题的有趣观点。显然，无人机上的引擎必须小巧轻便，新闻稿指出，这带来了与过度振动和热量相关的重大技术挑战。该团队开发了一种新的发动机/变速箱/发电机组合来满足系统优先级。“通常情况下，发动机真的会融化，因为你把它开得太热了，”Long Phan 说，他是麻省理工学院衍生公司Top Flight Technologies的联合创始人、首席执行官兼首席技术官。. 他补充说，通过“使用各种传热和控制技术，例如战略性地结合小型风扇、散热片和橡胶减振器，该团队解决了这些问题，并最初在通用无人机上安装了原型混合动力发动机。”

他们的计算预测混合动力无人机将飞行一个小时，但实际上它飞行了近 2.5 小时，载荷为 20 磅(9 公斤)，实际航程约为 100 英里(160 公里)。坦率地说，如此严重的错误预测——即使它是有利的——让我感到困惑。