奇石乐解决方案助力Cellsius航空研发工作中的电机测试等环节_百度知 ...
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发布时间：2024-12-25 15:38
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时间：2025-01-11 12:47
苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）一群专业学生致力于研发小型飞机的无二氧化碳动力系统。奇石乐Kistler的传感器在其中两个项目中扮演关键角色，一个是用于电机测试的扭矩传感器，另一个是用于燃料电池驱动的压力和温度变送器Kislter 4080BT。这表明零排放机型即将成为可能。
航空业面临的巨大挑战是“脱碳”，特别是针对大型飞机和长途航班。全球平均每日约有10万次商业航班起飞，由此产生的二氧化碳排放占全球人为二氧化碳排放量的2.5%。除了可持续航空燃料（SAF）和涡轮机的替代燃料外，电力驱动装置的开发也在进行，包括电池或氢燃料电池驱动。然而，随着飞行时间延长和载客量增加，煤油和航空汽油（AvGas）的高能量密度难以找到合适的替代。
Cellsius团队，一个专注于可持续航空的瑞士工程师集体，正提供有力证据，证明小型飞机和短途飞行已经可以实现这一目标。成立于2022年，Cellsius提供给学士学位最后一年学生在真实飞机上测试和扩展知识和技能的机会。Cellsius的第一个项目“e-Sling”目标是为低翼飞机配备电力推进系统，成为世界上首架由学生制造、获得适航证的四座电动飞机。在项目的早期阶段，奇石乐的一款扭矩传感器被应用于协助设计电机和开发电力电子设备。
在新的H2项目中，Frederic Huwyler负责燃料电池动力系统中的电动马达。他解释了如何将电动马达匹配并集成到e-Sling飞机中。e+a Elektromaschinen und Antriebe AG提供的转子-定子组件在试验台上进行了测试，以优化负载谱并验证扭矩控制。Cellsius的所有活动都得到了奇石乐在内的各方支持。
Huwyler提到，奇石乐的4520A扭矩传感器帮助确保了螺旋桨前部的扭矩与后部一致。e-Sling有一个可变螺距的螺旋桨，需要适当的控制。这款经济型扭矩传感器采用应变片原理，具有吸引人的性价比和出色的动态性能，采用无接触式信号传输（模拟输出信号：0至10 VDC），扭矩最高可达1000 Nm，转速最高可达10,000 rpm。e-Sling的螺旋桨需要400 Nm的最大扭矩。在巡航阶段，转速约2300 rpm时的扭矩约为340 Nm，因此选择了量程500 Nm的传感器。
Michael Haslinger是H2项目电力电子团队的成员。他的工作重点是逆变器和直流/直流转换器系统，这些系统控制着从电池到动力总成的能量传输。Haslinger提到，奇石乐的扭矩传感器在操作和使用过程中非常可靠，并且提供了完备的文档，易于设置和编程。这款传感器还具有集成速度测量和简单读取数值等实用优势。更重要的是，团队在使用4520A时没有遇到任何电磁干扰问题。
2022年9月19日，全电动e-Sling进行了首飞，最终从杜本多夫机场的试验场起飞。然而，这种创新型四座电动飞机的航程和飞行时间有限，因此Cellsius立即开始了另一项行动。由六人执行委员会领导，苏黎世联邦理工学院的教授为其提供顾问支持。H2项目目标是为一架瑞士轻型机翼AC4配备燃料电池系统，使其飞行时间超过两小时，航程超过250公里。在该项目中，奇石乐技术发挥了关键作用，除了扭矩传感器外，还安装了另一款特殊的变送器。
负责燃料电池系统的工程师Cedric Mägli介绍，带燃料电池的动力系统是一个复杂的系统，需要大量组件。其中包括两个氢气罐位于AC4的机翼下方；燃料电池系统，包括燃料电池本身、空气和氢气供应的三个回路以及冷却、缓冲电池、电力电子设备，当然还有电动马达。所有这些部件都增加了飞机的重量。介质的温度、压力和湿度需要持续监控，这就需要额外的测量技术。Mägli希望传感器技术尽可能简单，并将其安装在一个连接块中，而不需要额外的固定装置。奇石乐传感器与这一理念不谋而合。
4080BT压力和温度组合变送器是一款微型压阻传感器，直径为12.5 mm，重量不到12克。通过内置的PT1000探头，压力和温度的组合测量范围最高可达150°C（已补偿），最大压力为20巴。Mägli提到，由于4080BT结构非常紧凑，能够减少所需的传感器数量和重量，同时轻松满足温度和压力范围的要求，并确保对供气至关重要的精确度。
尽管零排放Cellsius AC4首飞日期仍未确定，但它最终会起飞。随着项目的进行，学生们获得了大量在实践中使用替代动力系统的宝贵知识——他们的概念验证证明了今天已经可以做到的事情。奇石乐航空业务发展经理利Martin Stierli多次访问Cellsius工厂。他表示：“作为一家创新型测量技术供应商，我们很高兴能为年轻工程师的研究项目提供支持，尤其是以提高航空业的可持续发展为目标的项目。在H2项目的实施过程中，仍有许多测量技术方面的挑战需要克服，因此我们很高兴能与Cellsius团队保持密切联系。螺旋桨上的推力测量、机翼上的拉伸测试或各种振动测量：奇石乐随时准备帮助克服所有这些挑战和更多挑战，通过我们多样化的产品组合，我们一定能找到解决方案。”
