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

“脱碳”给航空业带来了巨大的技术挑战，尤其是大型飞机和长途航班。全世界平均每天有超过 100,000 架次的商业航班起飞，因此空中交通造成的二氧化碳排放量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）和涡轮机的潜在替代燃料（如氢气或液态甲烷）外，由电池或氢燃料电池驱动的电力驱动装置的开发工作也在进行中。但是，随着飞行时间的延长和载客量的增加，煤油和航空汽油（AvGas）的高能量密度越来越难以找到合适的替代品。

而这个由瑞士年轻工程师组成的Cellsius团队正在提供有力证据，证明小型飞机和短途飞行已经可以做到这一点。Cellsius成立于 2022 年，专注于可持续航空，为学士学位最后一年的学生提供在真实飞机上测试和拓展知识和技能的机会。2020年到2022年，Cellsius 完成第一个项目—— "e-Sling"，其目标是为低翼飞机配备电力推进系统。这是世界上第一架由学生制造的获得适航证的四座电动飞机！在项目的早期阶段，奇石乐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。该传感器集成在了项目的测试台中，测试台、机库、起飞和着陆跑道均位于瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH）杜本多夫校区。该机场目前是瑞士苏黎世创新园的一部分，正在逐步扩建，以便为实验室、车间、办公室和教室创造空间。

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。他介绍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包括奇石乐在内的各方支持。

“奇石乐的 4520A 扭矩传感器极大地帮助我们确保螺旋桨前部的扭矩与施加在后部的扭矩一致。e-Sling 有一个可变螺距的螺旋桨，需要适当的控制”

Cellsius电气系统技术主管 Frederic Huwyler

4520A经济型扭矩传感器采用应变片原理。其显著特点包括极具吸引力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 1,000 Nm，转速最高可达 10,000 rpm。Huwyler 补充说，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，因此我们的前辈选择了量程 500 Nm 的传感器"。

奇石乐传感器在连续测试运行中展示性能及其优势

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。奇石乐的扭矩传感器也给他留下了深刻印象："完备的文档使其易于设置和编程，而且在操作和使用过程中非常可靠。有了这个传感器，团队就能够验证变频器的控制。"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，我们使用 4520A 时没有遇到任何像其它传感器常遇到的电磁干扰问题。

2022 年 9 月 19 日，全电动 e-Sling 终于从杜本多夫机场的试验场起飞进行了首飞。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。由一个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。在此项目中，奇石乐技术也发挥了关键作用，除了扭矩传感器外，还安装了另一款特殊的变送器。

微型组合传感器有助于减轻重量

负责燃料电池系统的工程师 Cedric Mägli 介绍到： "带燃料电池的动力系统是一个复杂的系统，需要大量的独立组件。其中许多部件都是我们自己开发的。两个氢气罐位于 AC4 的机翼下方；然后是燃料电池系统，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、压力和湿度也需要持续监控，这就需要额外的测量技术。这就是为什么我们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，我们能够减少所需的传感器数量和重量。此外，该传感器还能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 "悬而未决"，但它迟早会起飞。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--他们的概念验证也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 已经多次访问Cellsius工厂。他说："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。"