一种飞行器静电防护和收集利用系统技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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，形成一体化集成网络，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。

An aircraft electrostatic protection and collection and utilization system

The embodiment of the invention discloses a vehicle electrostatic protection and collection and utilization system, including: set in the aircraft fuselage on at least one electrostatic collection device and a plurality of electrostatic export circuit, electrostatic collection device arranged in the form of a matrix of an aircraft fuselage, the formation of electrostatic collection device matrix, electrostatic and electrostatic collection device derived circuit matrix connection. For collecting electricity export to terminal electrical equipment and / or storage devices to collect the electrostatic matrix. The invention of the static electricity generated during the flight can be collected and used by the electrostatic collection device and electrostatic export circuit, formed the integration of network, enrich the static electricity into energy conversion at the same time, to eliminate the cause of electrostatic potential harm to the aircraft, the aircraft can accommodate more flight environment, increase security the flight, the collected electric energy storage and control, energy supply capacity of the spacecraft with all-weather, all terrain and conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种飞行器静电防护和收集利用系统
本专利技术涉及飞行器静电防护
，尤其涉及一种飞行器静电防护和收集利用系统。
技术介绍
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。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术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。本专利技术的一个方面，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；其中，所述摩擦纳米发电机包括：至少一层绝缘摩擦层、以及设置在所述绝缘摩擦层两侧的第一电极层和第二电极层；其中，所述第一电极层和/或所述第二电极层与绝缘摩擦层之间形成有摩擦界面；所述第一电极层和所述第二电极层分别为摩擦发电机的两个输出电极；形成所述摩擦界面的两层中的至少一层为自由活动层，所述自由活动层的一端为固定端，另一端为自由端，在风力的作用下，形成所述摩擦界面的两层可周期性的接触或分离，产生电能，以供终端用电设备和/或储能设备使用。其中，所述第二电极层为机身材料层，所述绝缘摩擦层为贴合于机身材料层的聚合物薄膜层，所述第一电极层为柔性电极，所述第一电极层为自由活动层。其中，所述第一电极层贴合于所述支撑层上，所述绝缘摩擦层为自由活动层，所述绝缘摩擦层为聚合物薄膜。其中，所述支撑层、第一电极层、第二电极层和绝缘摩擦层的透光率均超过90％。其中，所述系统还包括设置于的所述机身材料层上的太阳能电池板，所述第二电极层设置于所述太阳能电池板上。其中，所述摩擦纳米发电机包括：第一电极层、设置于机身材料层上的太阳能电池板和设置于所述第一电极层和所述天阳能电池板之间的至少一层绝缘摩擦层；其中，所述第一电极层和/或所述太阳能电池板与绝缘摩擦层之间形成有摩擦界面；所述第一电极层为摩擦发电机的一个输出电极，其中，所述支撑层、第一电极层和绝缘摩擦层均由透光材料制成；形成所述摩擦界面的两层中的至少一层为自由活动层，所述自由活动层的一端为固定端，另一端为自由端，在风力的作用下，形成所述摩擦界面的两层可周期性的接触或分离，产生电能，以供终端用电设备和/或储能设备使用。其中，所述支撑层、第一电极层绝缘摩擦层的透光率均超过90％。本申请实施例中提供的技术方案，具有如下技术效果或优点：本专利技术实施例提供的飞行器静电防护和收集利用系统，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，形成一体化集成网络，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。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术实施例所涉及的一种飞行器静电防护和收集利用系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例所涉及的一种静电收集装置的结构示意图；图3为本专利技术另一实施例所涉及的一种静电收集装置的结构示意图；图4为本专利技术另一实施例所涉及的一种静电收集装置的结构示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。图1示意性示出了本专利技术一个实施例的一种飞行器静电防护和收集利用系统的结构示意图。参照图1，所述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101和静电导出电路102，所述至少一个静电收集装置101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102与所述静电收集装置101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，所述静电收集装置可为摩擦纳米发电机，或者取得同等效果装置，对此本专利技术不做具体限定。在本专利技术实施例中，所述静电导出电路102布设在所述静电收集装置矩阵中的各个静电收集装置101之间，形成电路网格。其中，所述电路网格为智能变压电路，高度集成整流、开关、存储元件，扩展系统对频率、电压、电流的影响范围，从而实现管理电路通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞行器静电防护和收集利用系统，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种飞行器静电防护和收集利用系统，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，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。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述摩擦纳米发电机包括：至少一层绝缘摩擦层、以及设置在所述绝缘摩擦层两侧的第一电极层和第二电极层；其中，所述第一电极层和/或所述第二电极层与绝缘摩擦层之间形成有摩擦界面；所述第一电极层和所述第二电极层分别为摩擦发电机的两个输出电极；形成所述摩擦界面的两层中的至少一层为自由活动层，所述自由活动层的一端为固定端，另一端为自由端，在风力的作用下，形成所述摩擦界面的两层可周期性的接触或分离，产生电能，以供终端用电设备和/或储能设备使用。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋卫星，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：北京,11