由空气填充膜组件,杆和电缆制成的Tensairity元件已经在建筑领域成为一种非常轻但强的承重结构。但这项新技术是否也适用于航空航天业,例如为风筝创造新颖的翅膀?Empa的研究人员目前正在推动这一领域的发展,并展示他们的首批飞行模型。
用于风筝的超轻型机翼结构不仅对运动和爱好用户有吸引力,而且对工程师也很感兴趣,例如在牵引风筝等应用中利用风能为柴油动力货机提供额外推进力,将它们拉过海洋。在这种情况下,风筝旨在帮助运输问题,以降低其高燃料成本。它们还可以用于涉及风能开发的其他应用,一个想法是允许风筝爬升到几公里的高度,同时向上拉动缠绕在鼓上的线。当滚筒旋转以支付线路时,可以使其发电。当它达到目标高度时,风筝的翼区略微减小,导致其下降,随后它开始新的爬升阶段并再次产生电力。这是超轻型结构的一个迷人的应用领域,因为为了使风筝有效地利用风能,它必须具有大的翼面积。
探索极限
Empa的“协同结构中心”负责人Rolf Luchsinger和他的团队希望利用一个演示装置从航空的角度找出技术的局限性,以及Tensairity风筝是否会提供任何特别的优点。头脑风暴,Luchsinger和他以前研究过航空航天工程的团队成员提出了几个合适形状和尺寸的想法。基于这些想法,开发了一系列模型,其具有稳定改进的空气动力学和静态特性,通过实验室测试和计算机模拟显示。空气填充的翼梁更纤细,更稳定,风筝爬得越高效,因此可以更好地利用其拉动力来发电。
Luchsinger团队迄今为止开发的最大Tensairity风筝的跨度为8米,表面积为11平方米,并在实验室进行了多次负载测试。它的重量为2.5千克,设计用于产生1000牛顿的拉力,理论上可以爬升到4000米的高度。
在开阔的天空下进行飞行测试
经过延长的设计阶段和随后的示范风筝的建设,研究人员热衷于尝试他们的孩子。它会爬多高?它会产生计算的功率量吗?而且 - 不要忘记 - 它会在首次飞行后重返地球吗?Empa科学家在空旷的天空下进行的首次测试是在伯尔尼高原的一个废弃的军用机场,风筝被拖在50米高的汽车后面,沿着一公里长的路线行驶。Luchsinger对这次初步审判的结果感到满意。“我们的系统有效,Tensairity风筝能够产生我们所期望的力量。”现在研究人员已经在思考他们的下一个愿景 - 一个长达30米的风筝,其内部结构充满了氦气,
然而,新颖的机翼概念不仅适用于制作风筝。它显示了在体育和无人航空航天领域应用的潜力。它还可以被用作通信平台。在这个概念性应用中,在高海拔地区飞行的风筝平台(HAPS,“高海拔平台系统”)将充当无线电和电话信号的中继站而不是卫星。