复合材料用于“太阳能动力号”

光伏电池将被封装于由Decision SA公司开发的复合夹层结构
技术分类: 工程材料    来源:设计创新  发表时间:2008-03-24
  最先进的轻型飞机可能将是由瑞士开发的载人太阳能飞机。
  “我们将把复合技术向前推进2-3倍。” Andre Borschberg称,他以前是一名瑞士空军飞行员,现在是“Solar Impulse”(太阳能动力号)这个项目的CEO。最终模型的翅展为80米,和空客A380的翅展一样,空客A380重560吨。而这架Borschberg重仅2吨,可以帮助世界各地的飞行员。它和一辆普通汽车的重量差不多。
  这架飞机需要12马力的动力来提供日间动力并对随机携带的锂电池进行充电,这个动力和华特兄弟在Kitty Hawk进行的飞行的引擎动力差不多。高性能电池的密度必须要200wh/kg(瓦特小时每公斤),工作温度可以从80摄氏度到零下60摄氏度。
  光伏电池由单晶硅制成,厚度150微米,效率20%。这些电池要求飞机翅膀和尾部的面积达200平方米,Borschberg称这种飞机在飞行的时候比较难控制,尤其是考虑到它70千米/小时(43mph)的超低速度。
  这些光电单元被封装在一种符合“三明治”结构中。这种结构是碳纤维加强的复
合外壳,附着于低密度内核,比如木材、塑料泡沫或蜂窝状结构。它们具有很高的机械强度,而重量却很轻。在20米的长度上覆盖零点几毫米的碳板材料是该项目的需要进行的主要测试之一。
  为“Solar Impulse“提供复合材料的官方供应商是一家瑞士公司Decision SA,该公司为美洲杯冠军获得者Alinghi赛艇提供材料技术。


“Solar Impulse”的材料采用优化集成的高模弹纤维。

  Alinghi合成材料的重量为10公斤每平方米,而“Solar Impulse”的材料的重量必须低于它的1/5。Borschberg称解决办法是采用优化集成的高模弹纤维,从小规模原型开始做起。新结构将在瑞士Ecole Polytechnique Federale de Lausanne的复合和聚合技术实验室进行。
  小原型最近在瑞士机场进行了展出。今年晚些时候进行首次日间航行,首次夜间航行将在两年后尝试进行。首次飞行的将在瑞士的Duebendorf机场举行,用以检验两年电脑模拟的实际效果。为了安全起见,只在离飞机跑道几米的高度飞行。
  跨越大西洋的首次夜间航将在2010年或更晚的时候进行。其中最大的问题之一是飞行员的睡眠管理,因为“Solar Impulse”不具备自动导航功能。一般认为一次飞行最长不超过4到5天为宜。
  这个接近1亿美元项目的最大赞助商是Solvay公司,该公司在德国杜塞尔多夫举办的K 2007展会上展出了Borschberg。Solvay Advanced Polymers公司正在为“Solar Impulse”开发轻型热塑料设备,包括一个防护调节气阀外科,该部件将采用Radel R聚亚苯基砜(polyphenylsulfone)材料制造。
  Solar Impulse将在2010年尝试进行一次穿越大西洋的载人飞行。
  更多信息,请访问:http://designnews.com.cn/0803-115.aspx










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