具有太阳能捕获能力的飞行器结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及用于飞行器的能量供给。更具体地，本发明设及一种具有太阳能捕获 能力的飞行器结构。
[0002] 本发明提供了由复合材料制成的飞行器结构的特定优势。
【背景技术】
[0003] 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。
[0004] 运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。
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 运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。
[000引另外，运种电缆束的网络的布置呈现出W下缺点：实施复杂，在安装和维护运些电 缆束的操作方面复杂性增加。
[0009] 另外，由于存在数量相对多的运些系统并且它们能耗很高，所W电源必须提供不 少电力，运在成本和重量方面也是一种弊端。
【发明内容】
[0010] 本发明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。
[0011] 为此，本发明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。
[0012] 更具体地，根据本发明，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。
[0013] 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W独立的光伏模块的形式配置的光伏电池制成的，W 当它们受到入射的太阳福射时输送直流电流和/或电压作为输出。
[0014] 光伏模块串联或并联连接在一起，并且逐个并排布置W形成光伏膜。
[0015] 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。
[0016] 电极优选是银、铜或侣的层。
[0017] 从环保角度来看，通过设置有运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)。
[001引因此，某些系统将有利地能够经由源于通过根据本发明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。运种向运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。
[0019] 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。
[0020] 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。
[0021] 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。
[0022] 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。
[0023] 实际上，因为光伏膜的恒定厚度，所W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。
[0024] 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。
[00巧]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。
[00%] 运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。
[0027] 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。
[0028] 使用运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。
[0029] 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、芳绝纤维或碳纤维制造的结构。
[0030] 根据具体实施方案，本发明还设及单独地或在每个其技术上可操作的组合实现的 W下特征。运些特征中的至少一些针对的是本发明的另外的目的。具体地，本发明旨在使 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。
[0031] 在本发明的具体实施方案中，飞行器结构包括在外表面与光伏膜之间的柔性聚合 物层。
[0032] 柔性聚合物层是非刚性层，运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。
[0033] 运样的层例如由弹性体基体、聚讽酷胺基体（由缩写PSA已知）或所述热/烙体 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。
[0034] 从空气动力学的方面看柔性聚合物层是有利的。实际上，运样的层可W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满W使燃料消耗最小化。
[0035] 在本发明的具体实施方案中，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。
[0036] 在一个示例性实施方案中，导电颗粒选自石墨締、碳纤维、金属纳米线或碳纳米 管、运些颗粒的混合物、或任何其他导电颜料（金属、聚合物等）。
[0037] 根据本发明的一个有利特征，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。运样的厚度还使得飞行器结构能够在重量方面不 受负担。
[0038] 运种聚合物层还呈现出W下方面的优势：
[0039] 空气动力学，
[0040] 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，
[0041] 修复时外表面的应用和再应用。
[0042] 在本发明的具体实施方案中，飞行器结构包括覆盖光伏膜的保护层。
[0043] 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。
[0044] 保护层涂覆光伏膜，W保护光伏膜免受腐蚀、外部劣化等影响。
[0045] 运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醋树脂形成的。
[0046] 保护层表现出符合航空涂装的所有定制区域的明亮和澄色的蒙皮特性。
[0047] 根据本发明的一个有利特征，为了使得光伏膜能够接收光福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。
[0048] 在本发明的具体实施方案中，光伏电池具有基本相同的几何形状，优选为方形。
[0049] 在本发明的具体实施方案中，光伏电池具有基本相同的几何形状，优选为Ξ角形。
[0050] 在本发明的具体实施方案中，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，运种形状提高了光伏膜接受变形的能力。
[0051] 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200X200mm的量级。
[0052] 在本发明的具体实施方案中，光伏膜的厚度在300μπι至1000μπι之间，优选约 400μm。
[0053] 大于光伏电池的典型厚度（其是约100μπι的数量级）的运个厚度在飞行器结构 的雷击保护中起着不小的作用，因为该厚度使得能够在雷击期间增加飞行器结构上的电荷 的转移。
[0054] 光伏膜的厚度方面的尺寸过大主要是在光伏电池的具有电传导能力的电极的厚 度方面的尺寸过大。
[0055] 电极的厚度选择成使得表面阻抗小于2πιΩ/ □ ±20%，W保证W飞行器结构的最 佳条件进行与雷击相关的电荷的放电。
[0056] 在本发明的具体实施方案中，在其外表面的至少一部分上涂覆有至少一个光伏膜 的飞行器结构是飞行器的机身、发动机机舱或机翼。
[0057] 根据另一方面，本发明设及包括满足W上特征中的一个或更多个的飞行器结构的 飞行器。
[0058] 根据另一方面，本发明设及一种用于制造飞行器结构的方法，根据该方法，光伏膜 被施加到符合上述特征中的一个或更多个的所述飞行器结构的外表面的至少一部分上方。
[0059] 光伏膜的施加需要几个特定的操作，运几个特定操作可W并入在飞行器的本体的 外表面上施加常规涂覆层的更一般的工艺中。
[0060] 该制造方法容易地适于保护外表面免受雷电影响。