具有太陽能捕獲能力的飛行器結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用于飛行器的能量供給。更具體地，本發(fā)明設(shè)及一種具有太陽能捕獲 能力的飛行器結(jié)構(gòu)。
[0002] 本發(fā)明提供了由復(fù)合材料制成的飛行器結(jié)構(gòu)的特定優(yōu)勢。
【背景技術(shù)】
[0003] 目前的飛行器包括旨在機(jī)載產(chǎn)生電能的嵌入式電源，機(jī)載產(chǎn)生的電能使得不管在 地面上或在飛行中能夠向消耗電能的不同系統(tǒng)提供電力。
[0004] 運些系統(tǒng)一般彼此遠(yuǎn)離并且遠(yuǎn)離電源，分布于整個飛機(jī)，從駕駛艙穿過機(jī)翼到飛 機(jī)的尾部。
[0005] 在遠(yuǎn)離電源的需要電力供給的系統(tǒng)中，存在通過說明性示例的方式的位于機(jī)翼末 端的閃光燈。
[0006] 為了到達(dá)系統(tǒng)并且向系統(tǒng)中的每個單獨提供電源，電纜束從電源延伸至每個系 統(tǒng)。
[0007] 運種電纜束的網(wǎng)絡(luò)對于飛行器顯然是一種弊端，不管是在成本還是重量方面。
[000引另外，運種電纜束的網(wǎng)絡(luò)的布置呈現(xiàn)出W下缺點：實施復(fù)雜，在安裝和維護(hù)運些電 纜束的操作方面復(fù)雜性增加。
[0009] 另外，由于存在數(shù)量相對多的運些系統(tǒng)并且它們能耗很高，所W電源必須提供不 少電力，運在成本和重量方面也是一種弊端。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的具體是限定具有能量捕獲能力的飛行器結(jié)構(gòu)，該飛行器結(jié)構(gòu)的重量 負(fù)擔(dān)至多相當(dāng)于現(xiàn)有方案的重量負(fù)擔(dān)，并且其性能水平至少相當(dāng)于現(xiàn)有方案的性能水平。
[0011] 為此，本發(fā)明提出了利用具有導(dǎo)電性的涂料來涂覆飛行器結(jié)構(gòu)，涂料沉積在飛行 器結(jié)構(gòu)的外表面上。外表面在此處被定義為面向飛行器外的環(huán)境的表面，換句話說是可能 遭受雷擊的表面。
[0012] 更具體地，根據(jù)本發(fā)明，提出了一種具有太陽能捕獲能力的飛行器結(jié)構(gòu)，其中外表 面的至少一部分涂覆有光伏膜。
[0013] 光伏膜應(yīng)當(dāng)被理解為是指與其他兩個維度（長度和寬度）相比厚度小的層。該光 伏膜是柔性層，即非剛性層。該膜是由W獨立的光伏模塊的形式配置的光伏電池制成的，W 當(dāng)它們受到入射的太陽福射時輸送直流電流和/或電壓作為輸出。
[0014] 光伏模塊串聯(lián)或并聯(lián)連接在一起，并且逐個并排布置W形成光伏膜。
[0015] 光伏電池由多個層構(gòu)成，其中一個層是具有導(dǎo)電能力的電極。此電極有利地使得 能夠收集并傳輸電荷。
[0016] 電極優(yōu)選是銀、銅或侶的層。
[0017] 從環(huán)保角度來看，通過設(shè)置有運種光伏膜的飛行器結(jié)構(gòu)來捕獲太陽能并將太陽能 轉(zhuǎn)化成電能提供了不少貢獻(xiàn)（input)。
[001引因此，某些系統(tǒng)將有利地能夠經(jīng)由源于通過根據(jù)本發(fā)明布置成鄰近于所述系統(tǒng)的 飛行器結(jié)構(gòu)捕獲太陽能的能量源來提供電力。運種向運些系統(tǒng)例如離飛行器的電源最遠(yuǎn)的 那些系統(tǒng)供電的方式，使得能夠減少電力布線。
[0019] 因此，飛行器結(jié)構(gòu)上的光伏膜提供了滿足飛行器需求的太陽能捕獲能力，而沒有 產(chǎn)生關(guān)于重量或復(fù)雜實施的負(fù)擔(dān)。
[0020] 除了太陽能捕獲能力之外，在飛行器結(jié)構(gòu)上發(fā)生雷擊的情況下，與當(dāng)前方案相比， 光伏膜提供了更迅速和有效地傳輸待消散的電荷的能力。
[0021] 在飛行器結(jié)構(gòu)的表面上使用光伏膜使得能夠有效保護(hù)飛行器結(jié)構(gòu)免受雷電影響， 而不造成表面品質(zhì)的任何劣化，其對于需要金屬網(wǎng)格的現(xiàn)有飛行器結(jié)構(gòu)亦是如此。實際上， 與厚度斷續(xù)的金屬網(wǎng)格不同，光伏膜具有均勻且恒定的厚度。
[0022] 在飛行器結(jié)構(gòu)的表面上使用光伏膜的另一優(yōu)點在于生產(chǎn)約束。
[0023] 實際上，因為光伏膜的恒定厚度，所W與具有網(wǎng)格的表面的那些生產(chǎn)約束相比，與 結(jié)構(gòu)的表面品質(zhì)相關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)約束在減少。
[0024] 與用于保護(hù)免受雷電的現(xiàn)有技術(shù)所提供的常規(guī)方案相比，其結(jié)果是通過減少制造 操作的數(shù)目和所需要的時間并簡化維護(hù)的周期獲益。
[00巧]增加光伏膜的結(jié)構(gòu)使得能夠滿足能源產(chǎn)生和防雷電的生產(chǎn)的要求。
[00%] 運個非常有利的結(jié)果是在沒有現(xiàn)有技術(shù)提出的常規(guī)金屬網(wǎng)格的情況下獲得的。
[0027] 飛行器結(jié)構(gòu)還有利地剝離掉特別是用于非定制區(qū)的如飛機(jī)機(jī)翼的裝飾性漆層。
[0028] 使用運樣的光伏膜適合于任何飛行器結(jié)構(gòu)，無論是由金屬材料或復(fù)合材料制成的 飛行器結(jié)構(gòu)。
[0029] 由復(fù)合材料制成的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)被理解為是由保持在例如環(huán)氧樹脂的硬有機(jī)基體中 的礦物纖維或有機(jī)纖維例如玻璃纖維、芳絕纖維或碳纖維制造的結(jié)構(gòu)。
[0030] 根據(jù)具體實施方案，本發(fā)明還設(shè)及單獨地或在每個其技術(shù)上可操作的組合實現(xiàn)的 W下特征。運些特征中的至少一些針對的是本發(fā)明的另外的目的。具體地，本發(fā)明旨在使 飛行器結(jié)構(gòu)的面向外部環(huán)境的頂表面與在當(dāng)前的飛行器中不存在標(biāo)準(zhǔn)的裝飾層時一樣光 滑明亮。
[0031] 在本發(fā)明的具體實施方案中，飛行器結(jié)構(gòu)包括在外表面與光伏膜之間的柔性聚合 物層。
[0032] 柔性聚合物層是非剛性層，運使得能夠保證在飛行器的結(jié)構(gòu)的熱機(jī)械應(yīng)力條件下 組件的變形。
[0033] 運樣的層例如由彈性體基體、聚諷酷胺基體（由縮寫PSA已知）或所述熱/烙體 彈性體形成，其有利地允許粘附到外表面并且粘附到光伏膜，同時保證在粘彈性特性要求。
[0034] 從空氣動力學(xué)的方面看柔性聚合物層是有利的。實際上，運樣的層可W在單個操 作中被施加到多個組裝的飛行器結(jié)構(gòu)，由此能夠補償組件的幾何差異例如孔和緊固件的公 差，并且由此避免了層狀氣流中的所有雜散旋滿W使燃料消耗最小化。
[0035] 在本發(fā)明的具體實施方案中，為了改進(jìn)柔性聚合物層的導(dǎo)電性，所述聚合物層包 括導(dǎo)電顆粒。
[0036] 在一個示例性實施方案中，導(dǎo)電顆粒選自石墨締、碳纖維、金屬納米線或碳納米 管、運些顆粒的混合物、或任何其他導(dǎo)電顏料（金屬、聚合物等）。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的一個有利特征，為了保證耐用性和對雷電影響的耐受性，聚合物層 的厚度為40μm至110μm，優(yōu)選80μm。運樣的厚度還使得飛行器結(jié)構(gòu)能夠在重量方面不 受負(fù)擔(dān)。
[0038] 運種聚合物層還呈現(xiàn)出W下方面的優(yōu)勢：
[0039] 空氣動力學(xué)，
[0040] 與目前環(huán)境要求的相容性、化學(xué)和具體對外飛行器結(jié)構(gòu)的環(huán)境攻擊的耐受性，
[0041] 修復(fù)時外表面的應(yīng)用和再應(yīng)用。
[0042] 在本發(fā)明的具體實施方案中，飛行器結(jié)構(gòu)包括覆蓋光伏膜的保護(hù)層。
[0043] 保護(hù)層是在飛行器所特有的環(huán)境壓力條件下適合于保證飛行器結(jié)構(gòu)的預(yù)期壽命 的層。
[0044] 保護(hù)層涂覆光伏膜，W保護(hù)光伏膜免受腐蝕、外部劣化等影響。
[0045] 運樣的保護(hù)層是例如由具有大量官能團(tuán)確保高交聯(lián)度的聚氨醋樹脂形成的。
[0046] 保護(hù)層表現(xiàn)出符合航空涂裝的所有定制區(qū)域的明亮和澄色的蒙皮特性。
[0047] 根據(jù)本發(fā)明的一個有利特征，為了使得光伏膜能夠接收光福射并且保留其光伏特 性，保護(hù)層對于有用頻帶中的紫外線是透明的。
[0048] 在本發(fā)明的具體實施方案中，光伏電池具有基本相同的幾何形狀，優(yōu)選為方形。
[0049] 在本發(fā)明的具體實施方案中，光伏電池具有基本相同的幾何形狀，優(yōu)選為Ξ角形。
[0050] 在本發(fā)明的具體實施方案中，光伏電池具有基本相同的幾何形狀，優(yōu)選為六邊形， 因為除了柔性聚合物層的相同的接受能力之外，運種形狀提高了光伏膜接受變形的能力。
[0051] 在一個優(yōu)選示例性實施方案中，為了便于光伏膜的修復(fù)，每個電池的尺寸基本上 為200X200mm的量級。
[0052] 在本發(fā)明的具體實施方案中，光伏膜的厚度在300μπι至1000μπι之間，優(yōu)選約 400μm。
[0053] 大于光伏電池的典型厚度（其是約100μπι的數(shù)量級）的運個厚度在飛行器結(jié)構(gòu) 的雷擊保護(hù)中起著不小的作用，因為該厚度使得能夠在雷擊期間增加飛行器結(jié)構(gòu)上的電荷 的轉(zhuǎn)移。
[0054] 光伏膜的厚度方面的尺寸過大主要是在光伏電池的具有電傳導(dǎo)能力的電極的厚 度方面的尺寸過大。
[0055] 電極的厚度選擇成使得表面阻抗小于2πιΩ/ □ ±20%，W保證W飛行器結(jié)構(gòu)的最 佳條件進(jìn)行與雷擊相關(guān)的電荷的放電。
[0056] 在本發(fā)明的具體實施方案中，在其外表面的至少一部分上涂覆有至少一個光伏膜 的飛行器結(jié)構(gòu)是飛行器的機(jī)身、發(fā)動機(jī)機(jī)艙或機(jī)翼。
[0057] 根據(jù)另一方面，本發(fā)明設(shè)及包括滿足W上特征中的一個或更多個的飛行器結(jié)構(gòu)的 飛行器。
[0058] 根據(jù)另一方面，本發(fā)明設(shè)及一種用于制造飛行器結(jié)構(gòu)的方法，根據(jù)該方法，光伏膜 被施加到符合上述特征中的一個或更多個的所述飛行器結(jié)構(gòu)的外表面的至少一部分上方。
[0059] 光伏膜的施加需要幾個特定的操作，運幾個特定操作可W并入在飛行器的本體的 外表面上施加常規(guī)涂覆層的更一般的工藝中。
[0060] 該制造方法容易地適于保護(hù)外表面免受雷電影響。