瑞士東部應(yīng)用科學(xué)大學(xué)的材料工程和塑料加工研究所（IWK）正致力于為未來由燃料電池驅(qū)動的無人機和飛機開發(fā)結(jié)構(gòu)性氫氣罐。該項目是斯德哥爾摩皇家理工學(xué)院（KTH）"綠色烏鴉"計劃的一部分，該計劃正在開發(fā)一個平臺，用于進一步開發(fā)和驗證航空的新型推進概念。

在雜志上，來自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告說，圓柱形氫氣罐同時也被用作結(jié)構(gòu)部件，已被證明是最佳解決方案。

一般來說，有兩種方法來儲存氫氣。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輸。對于快速消耗氫氣的大型系統(tǒng)，如火箭發(fā)動機，氫氣被冷卻。對于像無人機這樣的小型系統(tǒng)，必須在較長的時間內(nèi)儲存燃料，則使用加壓罐，因為不需要保溫，而且儲存也沒有時間要求。

然而，一個可以承受160bar左右的壓力罐（安全系數(shù)為420bar的設(shè)計壓力）本身就帶來了一定的重量，在計算結(jié)構(gòu)時，必須考慮到這一點。為了減少這種額外的重量，一個解決方案是使用已經(jīng)本身很堅固的罐作為結(jié)構(gòu)件。因此，斯德哥爾摩皇家理工學(xué)院的目標是一個完整的罐，方案開發(fā)是與IWK一起進行的。在這個過程中，對各種罐體結(jié)構(gòu)和形狀進行了檢查，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，對各種層結(jié)構(gòu)和纖維方向進行了測試和模擬，以優(yōu)化罐體。

最好的解決方案包括六個長的、圓柱形的機翼油箱，除了儲存燃料外，還能承受類似于脊柱的負荷。可以省略實際的脊柱，這樣可以減輕重量。此外，機身中央部分（在傳統(tǒng)設(shè)計中，壓力油箱將被放置在這里）可用于其他系統(tǒng)。為了便于運輸，機翼是可拆卸的，這樣就可以接觸到油箱并對其進行更換、維護和檢查。由于這樣就有了更大的體積（與原方案相比+90%），壓力不再達到300bar，而是可以降低到160bar。

隨后進行的實驗顯示模擬和實驗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已經(jīng)在飛行，但正在風(fēng)洞中進行進一步的測試和研究。同時，一個兩米版本模型機正在準備中，以便在2021年底實現(xiàn)大型無人機的試飛。

一米版本的綠色烏鴉燃料電池?zé)o人機已經(jīng)在飛行

（文章來源：輕量化技術(shù)網(wǎng)）

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