具有太阳能捕获能力的飞行器结构制造技术

本发明专利技术涉及飞行器结构(10)，具体为机身、机舱或机翼，所述飞行器结构(10)包括：在可能经受雷击的外表面(21)的全部或部分上方的柔性聚合物层(30)、光伏膜(40)和保护光伏膜的保护层(50)。该飞行器结构主要具有使得能够满足飞行器需要的太阳能捕获能力以及保护免受雷电影响的能力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于飞行器的能量供给。更具体地，本专利技术涉及一种具有太阳能捕获能力的飞行器结构。本专利技术提供了由复合材料制成的飞行器结构的特定优势。
技术介绍
目前的飞行器包括旨在机载产生电能的嵌入式电源，机载产生的电能使得不管在地面上或在飞行中能够向消耗电能的不同系统提供电力。这些系统一般彼此远离并且远离电源，分布于整个飞机，从驾驶舱穿过机翼到飞机的尾部。在远离电源的需要电力供给的系统中，存在通过说明性示例的方式的位于机翼末端的闪光灯。为了到达系统并且向系统中的每个单独提供电源，电缆束从电源延伸至每个系统。这种电缆束的网络对于飞行器显然是一种弊端，不管是在成本还是重量方面。另外，这种电缆束的网络的布置呈现出以下缺点：实施复杂，在安装和维护这些电缆束的操作方面复杂性增加。另外，由于存在数量相对多的这些系统并且它们能耗很高，所以电源必须提供不少电力，这在成本和重量方面也是一种弊端。
技术实现思路
本专利技术的目的具体是限定具有能量捕获能力的飞行器结构，该飞行器结构的重量负担至多相当于现有方案的重量负担，并且其性能水平至少相当于现有方案的性能水平。为此，本专利技术提出了利用具有导电性的涂料来涂覆飞行器结构，涂料沉积在飞行器结构的外表面上。外表面在此处被定义为面向飞行器外的环境的表面，换句话说是可能遭受雷击的表面。更具体地，根据本专利技术，提出了一种具有太阳能捕获能力的飞行器结构，其中外表面的至少一部分涂覆有光伏膜。光伏膜应当被理解为是指与其他两个维度(长度和宽度)相比厚度小的层。该光伏膜是柔性层，即非刚性层。该膜是由以独立的光伏模块的形式配置的光伏电池制成的，以当它们受到入射的太阳辐射时输送直流电流和/或电压作为输出。光伏模块串联或并联连接在一起，并且逐个并排布置以形成光伏膜。光伏电池由多个层构成，其中一个层是具有导电能力的电极。此电极有利地使得能够收集并传输电荷。电极优选是银、铜或铝的层。从环保角度来看，通过设置有这种光伏膜的飞行器结构来捕获太阳能并将太阳能转化成电能提供了不少贡献(input)。因此，某些系统将有利地能够经由源于通过根据本专利技术布置成邻近于所述系统的飞行器结构捕获太阳能的能量源来提供电力。这种向这些系统例如离飞行器的电源最远的那些系统供电的方式，使得能够减少电力布线。因此，飞行器结构上的光伏膜提供了满足飞行器需求的太阳能捕获能力，而没有产生关于重量或复杂实施的负担。除了太阳能捕获能力之外，在飞行器结构上发生雷击的情况下，与当前方案相比，光伏膜提供了更迅速和有效地传输待消散的电荷的能力。在飞行器结构的表面上使用光伏膜使得能够有效保护飞行器结构免受雷电影响，而不造成表面品质的任何劣化，其对于需要金属网格的现有飞行器结构亦是如此。实际上，与厚度断续的金属网格不同，光伏膜具有均匀且恒定的厚度。在飞行器结构的表面上使用光伏膜的另一优点在于生产约束。实际上，因为光伏膜的恒定厚度，所以与具有网格的表面的那些生产约束相比，与结构的表面品质相关联的生产约束在减少。与用于保护免受雷电的现有技术所提供的常规方案相比，其结果是通过减少制造操作的数目和所需要的时间并简化维护的周期获益。增加光伏膜的结构使得能够满足能源产生和防雷电的生产的要求。这个非常有利的结果是在没有现有技术提出的常规金属网格的情况下获得的。飞行器结构还有利地剥离掉特别是用于非定制区的如飞机机翼的装饰性漆层。使用这样的光伏膜适合于任何飞行器结构，无论是由金属材料或复合材料制成的飞行器结构。由复合材料制成的结构应当被理解为是由保持在例如环氧树脂的硬有机基体中的矿物纤维或有机纤维例如玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维制造的结构。根据具体实施方案，本专利技术还涉及单独地或在每个其技术上可操作的组合实现的以下特征。这些特征中的至少一些针对的是本专利技术的另外的目的。具体地，本专利技术旨在使飞行器结构的面向外部环境的顶表面与在当前的飞行器中不存在标准的装饰层时一样光滑明亮。在本专利技术的具体实施方案中，飞行器结构包括在外表面与光伏膜之间的柔性聚合物层。柔性聚合物层是非刚性层，这使得能够保证在飞行器的结构的热机械应力条件下组件的变形。这样的层例如由弹性体基体、聚砜酰胺基体(由缩写PSA已知)或所述热/熔体弹性体形成，其有利地允许粘附到外表面并且粘附到光伏膜，同时保证在粘弹性特性要求。从空气动力学的方面看柔性聚合物层是有利的。实际上，这样的层可以在单个操作中被施加到多个组装的飞行器结构，由此能够补偿组件的几何差异例如孔和紧固件的公差，并且由此避免了层状气流中的所有杂散旋涡以使燃料消耗最小化。在本专利技术的具体实施方案中，为了改进柔性聚合物层的导电性，所述聚合物层包括导电颗粒。在一个示例性实施方案中，导电颗粒选自石墨烯、碳纤维、金属纳米线或碳纳米管、这些颗粒的混合物、或任何其他导电颜料(金属、聚合物等)。根据本专利技术的一个有利特征，为了保证耐用性和对雷电影响的耐受性，聚合物层的厚度为40μm至110μm，优选80μm。这样的厚度还使得飞行器结构能够在重量方面不受负担。这种聚合物层还呈现出以下方面的优势：空气动力学，与目前环境要求的相容性、化学和具体对外飞行器结构的环境攻击的耐受性，修复时外表面的应用和再应用。在本专利技术的具体实施方案中，飞行器结构包括覆盖光伏膜的保护层。保护层是在飞行器所特有的环境压力条件下适合于保证飞行器结构的预期寿命的层。保护层涂覆光伏膜，以保护光伏膜免受腐蚀、外部劣化等影响。这样的保护层是例如由具有大量官能团确保高交联度的聚氨酯树脂形成的。保护层表现出符合航空涂装的所有定制区域的明亮和橙色的蒙皮特性。根据本专利技术的一个有利特征，为了使得光伏膜能够接收光辐射并且保留其光伏特性，保护层对于有用频带中的紫外线是透明的。在本专利技术的具体实施方案中，光伏电池具有基本相同的几何形状，优选为方形。在本专利技术的具体实施方案中，光伏电池具有基本相同的几何形状，优选为三角形。在本专利技术的具体实施方案中，光伏电池具有基本相同的几何形状，优选为六边形，因为除了柔性聚合物层的相同的接受能力之外，这种形状提高了光伏膜接受变形的能力。在一个优选示例性实施方案中，为了便于光伏膜的修复，每个电池的尺寸基本上为200×200mm的量级本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞行器结构(10)，包括在外表面(21)的全部或部分上方的光伏膜(40)，其特征在于所述飞行器结构(10)包括在所述外表面(21)与所述光伏膜(40)之间的柔性聚合物层(30)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.28 FR 13562461.一种飞行器结构(10)，包括在外表面(21)的全部或部分上方的
光伏膜(40)，其特征在于所述飞行器结构(10)包括在所述外表面(21)
与所述光伏膜(40)之间的柔性聚合物层(30)。
2.根据权利要求1所述的飞行器结构(10)，其中所述柔性聚合物层
(30)包括导电颗粒。
3.根据权利要求1或2中之一所述的飞行器结构(10)，根据所述飞
行器结构(10)，所述柔性聚合物层(30)的最小厚度为80μm。
4.根据前述权利要求中之一所述的飞行器结构(10)，包括覆盖所述
光伏膜的保护层(50)。
5.根据前述权利要求中之一所述的飞行器结构(10)，其中所述光伏
膜(40)由相同几何形状的光伏电...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝特朗·里夫，吉勒斯·佩雷斯，阿兰·波特，
申请(专利权)人：空客集团有限公司，空中客车运营简化股份公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR