用于燃料电池无人机的结构性氢气罐（瑞士燃料电池无人机）

瑞士东部应用科学大学的材料工程和塑料加工研究所（IWK）正致力于为未来由燃料电池驱动的无人机和飞机开发结构性氢气罐。该项目是斯德哥尔摩皇家理工学院（KTH）”绿色乌鸦”计划的一部分，该计划正在开发一个平台，用于进一步开发和验证航空的新型推进概念。

在杂志上，来自IWK纤维复合材料技术/轻量化系的巴兰顿教授和齐默曼博士报告说，圆柱形氢气罐同时也被用作结构部件，已被证明是最佳解决方案。

一般来说，有两种方法来储存氢气。将气体冷却到-253°C以使其液化，或者将其置于高压下以增加其密度并使其可运输。对于快速消耗氢气的大型系统，如火箭发动机，氢气被冷却。对于像无人机这样的小型系统，必须在较长的时间内储存燃料，则使用加压罐，因为不需要保温，而且储存也没有时间要求。

然而，一个可以承受160bar左右的压力罐（安全系数为420bar的设计压力）本身就带来了一定的重量，在计算结构时，必须考虑到这一点。为了减少这种额外的重量，一个解决方案是使用已经本身很坚固的罐作为结构件。因此，斯德哥尔摩皇家理工学院的目标是一个完整的罐，方案开发是与IWK一起进行的。在这个过程中，对各种罐体结构和形状进行了检查，正如预期的那样，圆柱形罐体形状提供了最好的结果。在考虑到失效行为的情况下，对各种层结构和纤维方向进行了测试和模拟，以优化罐体。

最好的解决方案包括六个长的、圆柱形的机翼油箱，除了储存燃料外，还能承受类似于脊柱的负荷。可以省略实际的脊柱，这样可以减轻重量。此外，机身中央部分（在传统设计中，压力油箱将被放置在这里）可用于其他系统。为了便于运输，机翼是可拆卸的，这样就可以接触到油箱并对其进行更换、维护和检查。由于这样就有了更大的体积（与原方案相比+90%），压力不再达到300bar，而是可以降低到160bar。

随后进行的实验显示模拟和实验之间有很好的一致性。下一步的工作是按照比例制作模型。虽然一米版本的模型机已经在飞行，但正在风洞中进行进一步的测试和研究。同时，一个两米版本模型机正在准备中，以便在2021年底实现大型无人机的试飞。