[实用新型]一种飞行器静电防护和收集利用系统

说明书

本实用新型实施例公开了一种飞行器静电防护和收集利用系统，包括：设置在飞行器机身上的至少一个静电收集装置和静电导出电路，多个静电收集装置以矩阵形式排列在飞行器机身，形成静电收集装置矩阵，静电导出电路与静电收集装置矩阵连接，用于将静电收集装置矩阵收集的电能导出到终端用电设备和/或储能设备。本实用新型通过静电收集装置和静电导出电路对飞行器飞行过程中产生的静电电能加以收集和利用，丰富了静电转化为能源转换的方式的同时，消除了对飞行器造成潜在危害的静电，使得飞行器可以适应更多的飞行环境，增加了飞行的安全性，实现对收集到的电能进行存储和控制，使得飞行器具备全天候、全地形、全工况的能源供给能力。

技术领域

本实用新型涉及飞行器静电防护技术领域，尤其涉及一种飞行器静电防护和收集利用系统。

背景技术

超长航时飞行器由于其特殊的民用和军事优势受到越来越多的重视。超长航时飞行器多为无人飞行器，且此类航空飞行器一般采用太阳能作为动力源，具备超长航时的特点，未来留空时间可长达数月至数年，且飞行高度高，超过两万米，任务区域广阔，具备“准卫星”特征，具有部署灵活、经济性好等优势。然而此类飞行器因其结构蒙皮特性在长时间飞行时所积累的摩擦静电电荷是导致飞行器机载设备失效甚至飞行器失事的主要原因之一，长期以来各研究单位都在寻找能够有效避免上述失效情况的新机理和新方法。

航空飞行器的蒙皮是指包围在飞机骨架结构外且用粘接剂或铆钉固定于骨架上，形成飞机气动力外形的维形构件，目前的飞行器常见的蒙皮有金属蒙皮，复合材料层压蒙皮、夹层蒙皮和整体壁板等，在飞行器飞行过程中，蒙皮与空气中的各种物质粒子连续碰撞会引起电荷从粒子中分离出来转移到飞行器上，或者因感应带电等过程而获得或失去电子，其电压随着摩擦的加剧和电荷的不断积累而增高，可达上千伏甚至数百千伏。以临近空间太阳能无人机为例，其蒙皮敷设太阳能电池板，航时超长，飞行工况复杂，且机身大量使用复合材料，蒙皮以聚合物材料为主。以含氟聚合物，如乙烯-四氟乙烯共聚物 (ETFE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等为制造材料的太阳能电池板表皮和机身蒙皮,虽然轻便牢固、耐酸耐碱,但却是一种不导电的物体,故此表面产生的电荷无法传递出去,因而封装膜表面的电荷会逐步积聚起来。当电压达到周围介质的放电电压阈值时就会发生静电放电现象。

静电放电，除了可能会对此类飞行器的机体结构造成损失外，放电产生的电磁噪声还会对飞行导航、通信、计算机控制造成干扰或失灵。因此，为了保证此类飞行器的飞行安全，必须采取静电防护措施，设计静电泄放通路或对静电进行收集利用。当前，针对此类飞行器的高压静电防护主要采用汇流条或电晕方法实现，但是现有的飞行器静电防护方案中，静电放电不仅具有不可控性，而且会浪费高压电。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的飞行器静电防护和收集利用系统，以消除飞行器静电，并对收集到的静电进行存储和控制。

本实用新型的一个方面，提供了一种飞行器静电防护和收集利用系统，包括：

设置在飞行器机身上的至少一个静电收集装置和静电导出电路，所述多个静电收集装置以矩阵形式排列在飞行器机身，形成静电收集装置矩阵，所述静电导出电路与所述静电收集装置矩阵连接，用于将所述静电收集装置矩阵收集的电能导出到终端用电设备和/或储能设备。

其中，所述静电导出电路布设在所述静电收集装置矩阵中的各个静电收集装置之间，形成电路网格。

其中，所述静电收集装置包括摩擦纳米发电机和支撑部件，所述支撑部件包括至少一个支架和支撑层，所述支撑层和所处的机身材料层平行相对设置，所述至少一个支架位于所述支撑层的边缘，所述摩擦纳米发电机设置于所述至少一个支架和所述支撑层形成的空间中；