传统上,飞机发动机产生过多的热量。工程师试图捕获其中一些浪费的热量,并借助热电发电机将其转换为电力。

传统上,飞机发动机产生过多的热量。欧洲工程师试图捕获其中一些浪费的热量,并借助热电发电机将其转换为电力。

研究人员的团队EADS创新作品正在探索使用外面和飞机内部之间的温差以产生电能的方法。目标是在机身中提供足够的能量来提供健康监测传感器,并通过无线电传输到驾驶舱。该项目的目的是降低维护成本,占飞机每次飞行时间的总费用的22%。

“一种无线传感器网络,用能源提供自己的能量是一种以低成本收集维护相关数据的良好解决方案,”项目团队成员Dominik Samson说。这种形式的局部能源产量称为能量收集。它涉及将未使用的可用能量转换为可用(电气)能量。

EADS工程师专注于为具有非常低的消耗率的应用开发最小的能量。“节省能源不是我们的主要目标”,“Samson说。“我们想要实现的是能源自主权。我们将通过独立于中央电源的系统来省钱。“

飞机为这样做提供了几种可能性。能量收集团队调查了各种技术,包括太阳能电池,产生能量的发电机,从而产生振动,热电发电机,无线电波和基于激光和声能传输。除了所有这些选择中,发现热电方法是特别有前途的。它涉及借助热电发电机将热流转换成电功率。

“这项技术特别适合,因为飞机在和周围发生的主要温度差异,”Samson说。“环境空气之间存在差异,温度范围为-20至-50℃,例如温度为20℃的乘客舱。然后在起飞或着陆期间,外皮也存在强烈的温度波动。“

此外,可以在飞机的外皮上的任何地方产生人造温差。根据Samson的说法,通过将热电发电机的一侧连接到蓄热设施,而另一侧连接到外部皮肤并更快地冷却。温度差异产生电流。

在决定用作为蓄热介质的用途,Samson和他的同事鉴定了水,因为液体可以在特别长的时间内储存热量。填充有水的小半球形粘附在飞机墙的内侧,形成健康监测传感器节点的最引人注目的部分。

“也需要一种特殊的机制来将所产生的电压转换为适合于传感器的值,”Samson解释。“这被称为电源管理。该系统还必须缓冲能量,使得没有能量产生的阶段可以桥接。“

EADS工程师开发的系统已经在气候室中进行了测试。“鉴于传感器节点在传感器节点处的几毫瓦的能量消耗,在飞行期间产生和存储的能量量足以可靠地操作传感器节点,”Samson说。“对于长途航班而言,它也足够,因为健康监测传感器不需要一直处于活动状态,并且传感器节点是消耗优化的消耗。相比之下,典型的发光二极管消耗20至50毫瓦。

“能源收获也可以想象地应用于其他部门,”Samson指出。“工业机械和家用电器只是两个例子。能量收集可以为各种人工神经系统提供机器。“