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用于燃料電池?zé)o人機(jī)的結(jié)構(gòu)性氫氣罐

2022-10-15 10:41:17 admin
在雜志上,來(lái)自IWK纖維復(fù)合材料技術(shù)/輕量化系的巴蘭頓教授和齊默曼博士報(bào)告說(shuō),圓柱形氫氣罐同時(shí)也被用作結(jié)構(gòu)部件,已被證明是最佳解決方案。

 

一般來(lái)說(shuō),有兩種方法來(lái)儲(chǔ)存氫氣。將氣體冷卻到-253°C以使其液化,或者將其置于高壓下以增加其密度并使其可運(yùn)輸。對(duì)于快速消耗氫氣的大型系統(tǒng),如火箭發(fā)動(dòng)機(jī),氫氣被冷卻。對(duì)于像無(wú)人機(jī)這樣的小型系統(tǒng),必須在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)儲(chǔ)存燃料,則使用加壓罐,因?yàn)椴恍枰兀覂?chǔ)存也沒有時(shí)間要求。

 

然而,一個(gè)可以承受160bar左右的壓力罐(安全系數(shù)為420bar的設(shè)計(jì)壓力)本身就帶來(lái)了一定的重量,在計(jì)算結(jié)構(gòu)時(shí),必須考慮到這一點(diǎn)。為了減少這種額外的重量,一個(gè)解決方案是使用已經(jīng)本身很堅(jiān)固的罐作為結(jié)構(gòu)件。因此,斯德哥爾摩皇家理工學(xué)院的目標(biāo)是一個(gè)完整的罐,方案開發(fā)是與IWK一起進(jìn)行的。在這個(gè)過(guò)程中,對(duì)各種罐體結(jié)構(gòu)和形狀進(jìn)行了檢查,正如預(yù)期的那樣,圓柱形罐體形狀提供了最好的結(jié)果。在考慮到失效行為的情況下,對(duì)各種層結(jié)構(gòu)和纖維方向進(jìn)行了測(cè)試和模擬,以優(yōu)化罐體。

 

最好的解決方案包括六個(gè)長(zhǎng)的、圓柱形的機(jī)翼油箱,除了儲(chǔ)存燃料外,還能承受類似于脊柱的負(fù)荷??梢允÷詫?shí)際的脊柱,這樣可以減輕重量。此外,機(jī)身中央部分(在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中,壓力油箱將被放置在這里)可用于其他系統(tǒng)。為了便于運(yùn)輸,機(jī)翼是可拆卸的,這樣就可以接觸到油箱并對(duì)其進(jìn)行更換、維護(hù)和檢查。由于這樣就有了更大的體積(與原方案相比+90%),壓力不再達(dá)到300bar,而是可以降低到160bar。

 

隨后進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)顯示模擬和實(shí)驗(yàn)之間有很好的一致性。下一步的工作是按照比例制作模型。雖然一米版本的模型機(jī)已經(jīng)在飛行,但正在風(fēng)洞中進(jìn)行進(jìn)一步的測(cè)試和研究。同時(shí),一個(gè)兩米版本模型機(jī)正在準(zhǔn)備中,以便在2021年底實(shí)現(xiàn)大型無(wú)人機(jī)的試飛。


  
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