一種機(jī)翼結(jié)構(gòu)一網(wǎng)格化太陽能機(jī)翼設(shè)計(jì)與研制方案的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種機(jī)翼結(jié)構(gòu)一網(wǎng)格化太陽能機(jī)翼設(shè)計(jì)與研制方法，該方法以高效的剛性太陽能電池為基礎(chǔ)，以蜂窩夾層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的翼肋和主梁作為支撐框架，通過借鑒建筑行業(yè)的張拉膜結(jié)構(gòu)，將太陽能電池布置在翼肋間的纖維網(wǎng)格布內(nèi)，利用雙層膜系材料，配以膠膜將網(wǎng)格化的剛性太陽能電池進(jìn)行柔性模塊化封裝，形成剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化的太陽能電池模塊；利用鎖緊機(jī)構(gòu)在機(jī)翼的上表面對(duì)其進(jìn)行有效固定；用軟質(zhì)密封膠進(jìn)行密封和光滑過度處理。該方法研制的網(wǎng)格化太陽能機(jī)翼，既滿足無人機(jī)用太陽能電池模塊輕質(zhì)化、高效化的使用目的，又解決了薄膜機(jī)翼蒙皮強(qiáng)度不足的問題，并可最大限度的降低太陽能無人機(jī)的機(jī)翼結(jié)構(gòu)重量，提高太陽能無人機(jī)的飛行性能和載荷能力。
【專利說明】一種機(jī)翼結(jié)構(gòu)一網(wǎng)格化太陽能機(jī)翼設(shè)計(jì)與研制方案
一、【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本發(fā)明提供一種機(jī)翼結(jié)構(gòu)一網(wǎng)格化太陽能機(jī)翼設(shè)計(jì)與研制方法，屬于航空航天器能源系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。

二、【背景技術(shù)】
:
[0002]高空長航時(shí)無人機(jī)作為可在平流層及其以上高度運(yùn)行的無人飛行器，可執(zhí)行情報(bào)、監(jiān)視與偵察，通信中繼，目標(biāo)指示，毀傷評(píng)估，電信和電視服務(wù)，大氣環(huán)境監(jiān)測與天氣預(yù)報(bào)等多種軍事及民事任務(wù)，已成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。
[0003]另一方面，以太陽能作為未來飛行器的輔助能源乃至主要能源，是人類發(fā)展具有方向性和前沿性的重要研究目標(biāo)。太陽能飛機(jī)是在上世紀(jì)70年代隨著太陽能電池成本的降低而出現(xiàn)，由于太陽能飛機(jī)飛行不需要自帶燃料，為長航時(shí)飛行創(chuàng)造了條件。因此，不少發(fā)達(dá)國家均致力于基于太陽能的高空長航時(shí)無人機(jī)的研發(fā)。
[0004]目前的太陽能無人機(jī)主要采用太陽能光伏電池作為主要供電部件，受制于飛機(jī)表面面積有限，必須對(duì)太陽能電池進(jìn)行高效利用。針對(duì)高效太陽能電池陣的應(yīng)用，目前首推剛性太陽能電池，可應(yīng)用的主要有砷化鎵太陽能電池和單晶硅太陽能電池，但由于受到太陽能無人機(jī)翼型弧度、安裝結(jié)構(gòu)和重量約束的限制，剛性電池陣平面與翼型曲面合理結(jié)合的問題至今仍未能有效解決。
[0005]為此，本發(fā)明提供一種機(jī)翼結(jié)構(gòu)一網(wǎng)格化太陽能機(jī)翼設(shè)計(jì)與研制方法，通過對(duì)柔性薄膜太陽能電池制造方法的合理改進(jìn)與完善，將其應(yīng)用到剛性太陽能電池的輕質(zhì)化封裝中，并在相鄰翼肋間加以高強(qiáng)度玻璃纖維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，不僅可以保護(hù)網(wǎng)格內(nèi)的剛性太陽能電池，還可以提高薄膜太陽能機(jī)翼的整體強(qiáng)度，再以此為基礎(chǔ)，結(jié)合對(duì)翼肋、主梁結(jié)構(gòu)支撐作用的合理利用，可實(shí)現(xiàn)電池陣支撐、機(jī)翼外形維形的一體化設(shè)計(jì)。從而更加符合現(xiàn)行設(shè)計(jì)中對(duì)太陽能飛機(jī)結(jié)構(gòu)輕質(zhì)化、輸出能量高效化的綜合要求。

三、
【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0006](I)目的:本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)翼結(jié)構(gòu)一網(wǎng)格化太陽能機(jī)翼設(shè)計(jì)與研制方法，基于該方法研制的太陽能無人機(jī)機(jī)翼可滿足太陽能無人機(jī)在電池轉(zhuǎn)換效率和單位面積電池比功率兩方面的綜合要求，并能有效解決因剛性太陽能電池陣與飛機(jī)翼型曲面結(jié)合而帶來的機(jī)翼表面蒙皮易變形的問題。此外，基于該方法，可有效降低太陽能無人機(jī)在結(jié)構(gòu)重量方面的損耗，進(jìn)而提高太陽能無人機(jī)的載荷能力。
[0007](2)技術(shù)方案:本發(fā)明一種機(jī)翼結(jié)構(gòu)一網(wǎng)格化太陽能機(jī)翼設(shè)計(jì)與研制方法，該方法的主要技術(shù)措施如下:以高效的剛性太陽能電池為基礎(chǔ)，以蜂窩夾層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的翼肋和主梁作為支撐框架，通過借鑒地面建筑行業(yè)的張拉膜結(jié)構(gòu)，利用玻璃纖維或凱夫拉纖維絲束在翼肋間形成網(wǎng)格，并將太陽能電池模塊布置在網(wǎng)格內(nèi)，通過對(duì)柔性薄膜太陽能電池封裝技術(shù)的合理借鑒與改進(jìn)，利用雙層膜系材料，配以膠膜將網(wǎng)格化的剛性太陽能電池進(jìn)行柔性模塊化封裝，形成剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化的太陽能電池模塊；再將上述剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化的太陽能電池模塊利用鎖緊機(jī)構(gòu)在機(jī)翼的上表面進(jìn)行有效固定；以軟質(zhì)密封膠將剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化的太陽能電池模塊間的邊沿進(jìn)行密封和光滑過度處理。
[0008]基于上述方案，既可滿足無人機(jī)用太陽能電池模塊輕質(zhì)化、高效化的使用目的，又解決了太陽能電池模塊與機(jī)翼結(jié)構(gòu)有效結(jié)合中引起的薄膜機(jī)翼蒙皮強(qiáng)度不足的問題，并可最大限度的降低太陽能無人機(jī)的機(jī)翼結(jié)構(gòu)重量，提高太陽能無人機(jī)的飛行性能和載荷能力。
[0009]所述網(wǎng)格化太陽能飛機(jī)機(jī)翼主要由自上而下依次疊放的7層材料組成，包括表面封裝膜A、透明膠膜、剛性太陽能電池片、玻璃纖維網(wǎng)格、電極線、輕質(zhì)膠膜A、表面封裝膜B。其中剛性太陽能電池片、玻璃纖維網(wǎng)格、電極線處于同一層。
[0010]該表面封裝膜A位于網(wǎng)格化太陽能機(jī)翼的上表面，在滿足足夠透光率的情況下起保護(hù)太陽能電池片的作用；該透明膠膜填充于表面封裝膜與網(wǎng)格化的剛性太陽能電池片上表面的間隙之中；玻璃纖維網(wǎng)格位于相鄰兩翼肋之間，起到固定并保護(hù)剛性太陽能電池片，增加膜結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的作用。該電極線主要用于輸出剛性太陽能電池片所產(chǎn)生的電能；該輕質(zhì)膠膜A填充于網(wǎng)格化的剛性太陽能電池片下表面與表面封裝膜B的間隙之中，該表面封裝膜B位于剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化的太陽能電池模塊的下表面，在滿足太陽能電池片密封保護(hù)的同時(shí)，起到結(jié)構(gòu)支撐的作用。
[0011]其中，該表面封裝膜A可采用改性的PET膜或透明的TPT膜；
[0012]其中，該表面封裝膜A的透光率需達(dá)到90%以上；
[0013]其中，該透明膠膜可采用透光率需達(dá)到90%以上的熱熔性膠膜；
[0014]其中，該剛性太陽能電池片可采用高效的砷化鎵太陽能電池、高效的單晶硅太陽能電池或高效的多晶硅太陽能電池；
[0015]其中，纖維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)可采用具有良好絕緣性的玻璃纖維材料或者凱夫拉纖維；
[0016]其中，該電極線可采用鍍銀的退火無氧銅、退火的純銀箔或退火的鍍銀純鋁；
[0017]其中，該輕質(zhì)膠膜A可采用熱熔性膠膜；
[0018]其中，該表面封裝膜B可采用改性的PET膜或TPT膜。
[0019]所述翼肋和主梁主要采用碳纖維蜂窩夾層結(jié)構(gòu)或玻璃纖維蜂窩夾層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。為便于剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化的太陽能電池模塊的固定，上述蜂窩夾層結(jié)構(gòu)中需內(nèi)埋加工有連接孔的預(yù)埋件。
[0020]其中，碳纖維蜂窩夾層結(jié)構(gòu)采用碳纖維預(yù)浸料、輕質(zhì)膠膜B和蜂窩芯真空層壓而成，其中，該碳纖維預(yù)浸料可采用密織型正交雙向編織布或碳纖維單向布的疊層預(yù)浸而成；該輕質(zhì)膠膜B可采用輕薄型環(huán)氧樹脂膠膜；該蜂窩芯可采用鋁蜂窩或NOMEX紙蜂窩。
[0021]其中，玻璃纖維蜂窩夾層結(jié)構(gòu)采用玻璃纖維預(yù)浸料、輕質(zhì)膠膜B和蜂窩芯真空層壓而成，其中，該玻璃纖維預(yù)浸料可采用密織型正交雙向編織布預(yù)浸而成；該輕質(zhì)膠膜B可采用采用輕薄型環(huán)氧樹脂膠膜；該蜂窩芯可采用鋁蜂窩或NOMEX紙蜂窩。
[0022]其中，該預(yù)埋件可采用聚甲醛或航空鋁合金按既定設(shè)計(jì)尺寸機(jī)加工而成。
[0023]所述鎖緊機(jī)構(gòu)可以為螺栓連接機(jī)構(gòu)，也可以是銷釘鎖緊機(jī)構(gòu)。
[0024]所述軟質(zhì)密封膠可采用地面電池組件密封時(shí)常用的橡膠型密封膠或樹脂型密封膠。
[0025]本發(fā)明中一種機(jī)翼結(jié)構(gòu)一網(wǎng)格化太陽能機(jī)翼設(shè)計(jì)與研制方法，其基本步驟如下:
[0026]1.原材料采購、檢驗(yàn)，保證所選材料滿足使用要求和工藝成型要求，尤其是環(huán)境適應(yīng)性要求；
[0027]2.網(wǎng)格化電池片焊接與拼連:為網(wǎng)格化太陽能電池模塊封裝所用的太陽能電池片焊接電極，其工藝流程包括單片焊接和多片串焊；在單片焊接時(shí)，在主柵線方向上，焊帶的起始、終止接觸點(diǎn)距離太陽能電池片邊緣的長度保持在2?3mm左右，恒溫電烙鐵的溫度保持在350?400°C左右；多片串焊最好在帶預(yù)熱系統(tǒng)的串接模板上進(jìn)行，可以保證太陽能電池片盡可能小的變形，從而減小碎片率；
[0028]其中，在進(jìn)行太陽能電池片焊接時(shí)，為確保該太陽能電池組件輸出的高效性，焊接過程應(yīng)在潔凈室(一般為百萬級(jí)以上)內(nèi)完成。
[0029]3.與步驟2同時(shí)，可進(jìn)行裁剪、清理工序，包括:用專用裁剪機(jī)按組件規(guī)格(四周留有5?1mm的加工余量)裁剪所需的蜂窩芯，裁剪并擦拭所需的膜系材料(包括表面封裝膜A、透明膠膜、輕質(zhì)膠膜A、表面封裝膜B、輕質(zhì)膠膜B)，擦凈事先加工好安裝孔的預(yù)埋件，擦凈制備翼肋和主梁所需的模具，保證膜系材料、預(yù)埋件、模具上無異物、雜質(zhì)；裁剪網(wǎng)格布，網(wǎng)格大小需根據(jù)電池片尺寸確定，并且，沿翼肋排列方向的網(wǎng)格纖維需留有7-15cm的連接余量。
[0030]4.將表面封裝膜A、透明膠膜、串焊拼連后的太陽能電池片、纖維網(wǎng)格布、輕質(zhì)膠膜A、表面封裝膜B按自上而下的順序疊層，保證每個(gè)太陽能電池片放入預(yù)留位置的纖維網(wǎng)格內(nèi)，將層疊好的半成品放入層壓機(jī)中加熱、層壓，加熱溫度控制在120?150°C，升溫時(shí)間控制在30?60分鐘，壓力控制在0.998?1.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，加熱時(shí)間不少于0.5小時(shí)，最終形成剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化太陽能電池模塊；
[0031]層壓工藝是剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化太陽能電池模塊生產(chǎn)的關(guān)鍵一步，層壓溫度和層壓時(shí)間需根據(jù)透明膠膜和輕質(zhì)膠膜的性質(zhì)綜合確定(固化溫度、固化時(shí)間均以高者為基準(zhǔn))。
[0032]5.與步驟4同時(shí)，利用模具將纖維預(yù)浸料、輕質(zhì)膠膜B、蜂窩芯、預(yù)埋件按既定的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行疊層制備翼肋和主梁，具體如下:將層疊好的半成品放入真空熱壓罐中進(jìn)行加壓、加溫處理，壓力控制在2?3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，加熱時(shí)間不少于2小時(shí)；溫度控制在120?150°C，升溫時(shí)間控制在30?60分鐘；此外，為確保表面的平整性，應(yīng)在上、下纖維預(yù)浸料的外側(cè)加放鋼化玻璃等平板類物體；
[0033]6.將翼肋和主梁按照既定設(shè)計(jì)方案進(jìn)行組合構(gòu)成機(jī)翼單元結(jié)構(gòu)；
[0034]7.通過事先預(yù)留的網(wǎng)格纖維，利用鎖緊機(jī)構(gòu)將剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化太陽能電池模塊安裝在機(jī)翼單元結(jié)構(gòu)上；
[0035]8.針對(duì)剛?cè)嵋惑w太陽能電池模塊間的交疊處，利用密封膠進(jìn)行密封填充，并對(duì)其進(jìn)行光滑過渡處理；
[0036]9.對(duì)整個(gè)機(jī)翼單元進(jìn)行光順修形處理，保證其具有良好的氣動(dòng)特性，最終形成機(jī)翼單元并投入使用。
[0037](3)優(yōu)點(diǎn)及功效:本發(fā)明提供一種機(jī)翼結(jié)構(gòu)一網(wǎng)格化太陽能機(jī)翼設(shè)計(jì)與研制方法，基于該方法研制的太陽能無人機(jī)機(jī)翼可滿足太陽能無人機(jī)在電池轉(zhuǎn)換效率和單位面積電池比功率兩方面的綜合要求，并能有效解決因剛性太陽能電池陣與飛機(jī)翼型曲面結(jié)合而帶來的機(jī)翼表面蒙皮易變形的問題。因而可為太陽能無人機(jī)的輕質(zhì)化設(shè)計(jì)與載荷能力的提聞提供技術(shù)支持。四、【專利附圖】

【附圖說明】:
[0038]圖1為本發(fā)明應(yīng)用到某具體太陽能無人機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)一網(wǎng)格化太陽能機(jī)翼實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例中采用的是前后主梁式結(jié)構(gòu)；
[0039]圖2為實(shí)施例中剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化太陽能電池模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖3為本實(shí)施例中采用的翼肋、主梁結(jié)構(gòu)；
[0041]圖4為本實(shí)施例中機(jī)翼結(jié)構(gòu)一網(wǎng)格化太陽能機(jī)翼模塊的基本研制流程。
[0042]圖中標(biāo)號(hào)說明如下:
[0043]1.剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化太陽能電池模塊，2.翼肋和主梁，3.鎖緊機(jī)構(gòu)，4.軟質(zhì)密封膠，
5.玻璃纖維網(wǎng)格，6.表面封裝膜A，7.透明膠膜，8.電極線，9.高效剛性太陽能電池片，
10.輕質(zhì)膠膜A，11.表面封裝膜B，12.玻璃纖維網(wǎng)格13.碳纖維預(yù)浸料，14.輕質(zhì)膠膜B，15.蜂窩芯，16.預(yù)埋件

五、【具體實(shí)施方式】
:
[0044]下面結(jié)合圖1、2、3、4對(duì)本發(fā)明中的一種機(jī)翼結(jié)構(gòu)一網(wǎng)格化太陽能機(jī)翼設(shè)計(jì)與研制方法作進(jìn)一步的說明:
[0045]本發(fā)明一種機(jī)翼結(jié)構(gòu)一網(wǎng)格化太陽能機(jī)翼，如圖1所示，主要包含剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化太陽能電池模塊1、翼肋和主梁2、鎖緊機(jī)構(gòu)3、軟質(zhì)密封膠4四個(gè)部分。
[0046]該剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化太陽能電池模塊I的具體結(jié)構(gòu)形式如圖2所示，主要包括表面封裝膜A 6，透明膠膜7，電極線8，高效剛性太陽能電池片9，輕質(zhì)膠膜A 10，表面封裝膜B11，纖維網(wǎng)格12七個(gè)部分。
[0047]該表面封裝膜A 6位于本發(fā)明電池組件的外表面，本實(shí)施例采用透光率為91%的改性PET，可在滿足足夠透光率的情況下起保護(hù)高效剛性太陽能電池片9的作用；
[0048]該透明膠膜7填充于表面封裝膜A 6與高效剛性太陽能電池片9上表面的間隙之中，本實(shí)施例采用改性EVA膠膜；
[0049]該電極線8焊接在高效剛性太陽能電池片9上下表面的主柵線上，起輸出電能的作用，本實(shí)施例采用退火的鍍銀純鋁；
[0050]該高效剛性太陽能電池片9本實(shí)施例中采用轉(zhuǎn)換效率為18%的高效單晶硅太陽能電池片；
[0051]該輕質(zhì)膠膜A 10填充于高效剛性太陽能電池片9下表面與表面封裝膜B 11的間隙之中，本實(shí)施例采用TPU熱熔膠膜；
[0052]該表面封裝膜B 11位于剛?cè)嵋惑w太陽能電池模塊的下表面，在滿足太陽能電池片密封保護(hù)的同時(shí)，起到結(jié)構(gòu)支撐的作用，本實(shí)施例中采用TPT膜。
[0053]纖維網(wǎng)格12位于各個(gè)高效剛性太陽能電池片9的間隔之中，起到保護(hù)剛性太陽能電池片9和提高整體薄膜機(jī)翼的強(qiáng)度的作用。本實(shí)施例采用絕緣性能好的玻璃纖維網(wǎng)格。
[0054]該翼肋和主梁2的具體結(jié)構(gòu)形式如圖3所示，主要包括碳纖維預(yù)浸料13、輕質(zhì)膠膜B 14、蜂窩芯15、預(yù)埋件16。
[0055]該碳纖維預(yù)浸料13采用密織型正交雙向編織布預(yù)浸而成；該輕質(zhì)膠膜B 14采用輕薄型環(huán)氧樹脂膠膜；該蜂窩芯15采用鋁蜂窩；該預(yù)埋件16按既定尺寸由航空鋁合金機(jī)加工而成。
[0056]該鎖緊機(jī)構(gòu)3為銷釘鎖緊機(jī)構(gòu)。
[0057]該軟質(zhì)密封膠4采用的是樹脂型密封膠。
[0058]本發(fā)明一種機(jī)翼結(jié)構(gòu)-太陽能電池一體化模塊，其基本的研制流程如下:
[0059]整個(gè)研制流程如圖4所示:
[0060]1.原材料采購、檢驗(yàn)，保證所選材料滿足使用要求和工藝成型要求，尤其是環(huán)境適應(yīng)性要求；
[0061]2.網(wǎng)格化太陽能電池片焊接:為剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化太陽能電池模塊I封裝所用的高效剛性太陽能電池片9焊接電極線8，其工藝流程包括單片焊接和多片串焊；在單片焊接時(shí)，在主柵線方向上，焊帶的起始、終止接觸點(diǎn)距離太陽能電池片邊緣的長度保持在2.5mm左右，恒溫電烙鐵的溫度保持在380°C左右；多片串焊需在帶預(yù)熱系統(tǒng)的串接模板上進(jìn)行，可以保證太陽能電池片盡可能小的變形，從而減小碎片率；
[0062]3.與步驟2同時(shí)，可進(jìn)行裁剪、清理工序，包括:用專用裁剪機(jī)按組件規(guī)格(四周留有5_的加工余量)裁剪所需的蜂窩芯15，裁剪并擦拭所需的膜系材料(包括表面封裝膜A 6，透明膠膜7，輕質(zhì)膠膜A 10，表面封裝膜B 11，輕質(zhì)膠膜B 14)，擦凈事先加工好安裝孔的預(yù)埋件16，擦凈制備翼肋和主梁2所需的模具，保證膜系材料、預(yù)埋件、模具上無異物、雜質(zhì)；裁剪網(wǎng)格布，網(wǎng)格大小需根據(jù)電池片尺寸確定，并且，沿翼肋排列方向的網(wǎng)格纖維需留有1cm的連接余量；
[0063]4.將表面封裝膜A 6、透明膠膜7、串焊拼連后的太陽能電池片9、玻璃纖維網(wǎng)格布12、輕質(zhì)膠膜A 10、表面封裝膜B 11按自上而下的順序疊層，保證每個(gè)高效剛性太陽能電池片9放入預(yù)留位置的2200tex，涂層材為環(huán)氧樹脂的玻璃纖維網(wǎng)格布12內(nèi)，將層疊好的半成品放入層壓機(jī)中加熱、層壓，加熱溫度控制在145°C，升溫時(shí)間控制在45分鐘，真空儀表的顯示數(shù)據(jù)控制在< 200Pa，加熱時(shí)間0.5小時(shí)，最終形成剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化太陽能電池模塊I ;
[0064]5.與步驟4同時(shí)，利用模具將碳纖維預(yù)浸料13、輕質(zhì)膠膜B 114、蜂窩芯15、預(yù)埋件16按既定的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行疊層制備翼肋和主梁2，具體如下:將層疊好的半成品放入真空熱壓罐中進(jìn)行加壓、加溫處理，壓力控制在2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，加熱時(shí)間為2小時(shí)；溫度控制在145°C，升溫時(shí)間控制在45分鐘；此外，為確保表面的平整性，應(yīng)在上、下碳纖維預(yù)浸料的外側(cè)加放鋼化玻璃等平板類物體；
[0065]6.將翼肋和主梁2按照既定設(shè)計(jì)方案進(jìn)行組合構(gòu)成機(jī)翼單元結(jié)構(gòu)；
[0066]7.按設(shè)計(jì)方案在剛?cè)嵋惑w太陽能電池模塊I的邊沿開出安裝孔，利用鎖緊機(jī)構(gòu)3將剛?cè)嵋惑w太陽能電池模塊I通過安裝孔和預(yù)留的1cm玻璃纖維安裝在機(jī)翼單元結(jié)構(gòu)上；
[0067]8.針對(duì)剛?cè)嵋惑w太陽能電池模塊I間的交疊處，利用密封膠4進(jìn)行密封填充，并對(duì)其進(jìn)行光滑過渡處理；
[0068]9.對(duì)整個(gè)機(jī)翼單元進(jìn)行光順修形處理，保證其具有良好的氣動(dòng)特性，最終形成機(jī)翼單元并投入使用。
[0069]應(yīng)當(dāng)指出，本實(shí)例僅列示性說明本發(fā)明的應(yīng)用方法，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此種使用技術(shù)的人員，均可在不違背本發(fā)明的精神及范圍下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修改。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
【權(quán)利要求】
1.網(wǎng)格化太陽能飛機(jī)機(jī)翼方案，其特征在于: 以高效的剛性太陽能電池為基礎(chǔ)，以蜂窩夾層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的翼肋和主梁作為支撐框架，通過借鑒地面建筑行業(yè)的張拉膜結(jié)構(gòu)，利用玻璃纖維或凱夫拉纖維絲束在翼肋間形成網(wǎng)格，并將太陽能電池模塊布置在網(wǎng)格內(nèi)，通過對(duì)柔性薄膜太陽能電池封裝技術(shù)的合理借鑒與改進(jìn)，利用雙層膜系材料，配以膠膜將網(wǎng)格化的剛性太陽能電池進(jìn)行柔性模塊化封裝，形成剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化的太陽能電池模塊；再將上述剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化的太陽能電池模塊利用鎖緊機(jī)構(gòu)在機(jī)翼的上表面進(jìn)行有效固定；以軟質(zhì)密封膠將剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化的太陽能電池模塊間的邊沿進(jìn)行密封和光滑過度處理。
2.網(wǎng)格化太陽能飛機(jī)機(jī)翼方案，其特征在于: 所述網(wǎng)格化太陽能飛機(jī)機(jī)翼主要由自上而下依次疊放的7層材料組成，包括表面封裝膜A、透明膠膜、剛性太陽能電池片、玻璃纖維網(wǎng)格、電極線、輕質(zhì)膠膜A、表面封裝膜B。
3.網(wǎng)格化太陽能飛機(jī)機(jī)翼方案，其特征在于: 所述翼肋和主梁主要采用碳纖維蜂窩夾層結(jié)構(gòu)或玻璃纖維蜂窩夾層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。為便于剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化太陽能電池模塊的固定，上述蜂窩夾層結(jié)構(gòu)中需內(nèi)埋加工有連接孔的預(yù)埋件。
4.網(wǎng)格化太陽能飛機(jī)機(jī)翼方案，其特征在于:其基本的研制流程如下: (1)原材料采購、檢驗(yàn)，保證所選材料滿足使用要求和工藝成型要求，尤其是環(huán)境適應(yīng)性要求； (2)電池片焊接與拼連:為網(wǎng)格化太陽能電池模塊封裝所用的太陽能電池片焊接電極，其工藝流程包括單片焊接和多片串焊；在單片焊接時(shí)，在主柵線方向上，焊帶的起始、終止接觸點(diǎn)距離太陽能電池片邊緣的長度保持在2?3mm左右，恒溫電烙鐵的溫度保持在350?400°C左右；多片串焊最好在帶預(yù)熱系統(tǒng)的串接模板上進(jìn)行，可以保證太陽能電池片盡可能小的變形，從而減小碎片率； (3)與步驟2同時(shí)，可進(jìn)行裁剪、清理工序，包括:用專用裁剪機(jī)按組件規(guī)格(四周留有5?1mm的加工余量)裁剪所需的蜂窩芯，裁剪并擦拭所需的膜系材料(包括表面封裝膜A、透明膠膜、輕質(zhì)膠膜A、表面封裝膜B、輕質(zhì)膠膜B)，擦凈事先加工好安裝孔的預(yù)埋件，擦凈制備翼肋和主梁所需的模具，保證膜系材料、預(yù)埋件、模具上無異物、雜質(zhì)；裁剪網(wǎng)格布，網(wǎng)格大小需根據(jù)電池片尺寸確定，并且，沿翼肋排列方向的網(wǎng)格纖維需留有7-15cm的連接余量。 (4)將表面封裝膜A、透明膠膜、串焊拼連后的太陽能電池片、纖維網(wǎng)格布、輕質(zhì)膠膜A、表面封裝膜B按自上而下的順序疊層，保證每個(gè)太陽能電池片放入預(yù)留位置的纖維網(wǎng)格內(nèi)，將層疊好的半成品放入層壓機(jī)中加熱、層壓，加熱溫度控制在120?150°C，升溫時(shí)間控制在30?60分鐘，壓力控制在0.998?1.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，加熱時(shí)間不少于0.5小時(shí)，最終形成剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化太陽能電池模塊； (5)與步驟4同時(shí)，利用模具將纖維預(yù)浸料、輕質(zhì)膠膜B、蜂窩芯、預(yù)埋件按既定的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行疊層制備翼肋和主梁，具體如下:將層疊好的半成品放入真空熱壓罐中進(jìn)行加壓、加溫處理，壓力控制在2?3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，加熱時(shí)間不少于2小時(shí)；溫度控制在120?150°C，升溫時(shí)間控制在30?60分鐘；此外，為確保表面的平整性，應(yīng)在上、下纖維預(yù)浸料的外側(cè)加放鋼化玻璃等平板類物體； (6)將翼肋和主梁按照既定設(shè)計(jì)方案進(jìn)行組合構(gòu)成機(jī)翼單元結(jié)構(gòu)； (7)按設(shè)計(jì)方案在剛?cè)嵋惑w太陽能電池模塊的邊沿開出安裝孔，利用鎖緊機(jī)構(gòu)將剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化太陽能電池模塊通過安裝孔和預(yù)留的纖維安裝在機(jī)翼單元結(jié)構(gòu)上； (8)針對(duì)剛?cè)嵋惑w網(wǎng)格化太陽能電池模塊間的交疊處，利用密封膠進(jìn)行密封填充，并對(duì)其進(jìn)行光滑過渡處理； (9)對(duì)整個(gè)機(jī)翼單元進(jìn)行光順修形處理，保證其具有良好的氣動(dòng)特性，最終形成機(jī)翼單元并投入使用。
【文檔編號(hào)】B64C3/18GK104210647SQ201410485823
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】祝明, 姜曉愛, 張馨運(yùn), 孫康文, 孫謀, 許冬冬 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)