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飞轮这个东西是存在,不过象楼主那样夸张的多半不会有,都是实验室里的东西.大家如果有兴趣可以去找找相关的学报看看估计会有这方面的资料.

飞轮储能/姿控系统还是一个新的领域,当飞轮储能系统运行时,对卫星的姿态产生了扰动,影响卫星的正常运行.这是一个非常复杂的非线性系统,在这个方面,国内外还没有太多的成果,还有待进一步的调查研究.参考文献:  [1]卫海岗,戴兴建,张龙,沈祖培.飞轮储能技术研究新动态.太阳能学报.2002/23/6[2]程三海等.飞轮储能技术及其应用.电机电器技术.2000/6[3]ChristopherD.Hall.HighSpeedFlywheelsForIntegratedEnergyStorageAndAttitudeControl.DepartmentofAeronauticsandAstronauticsAirForceInstituteofTechnology.1997[4]CarlosM.Roithmayr.InternationalSpaceStationAttitudeMotionAssociatedWithFlywheelEnergyStorage.NASALangleyResearchCenter.2000[5]JeoungH,ChoiJ.HighefficiencyenergyconversionanddriversofFESsystemusinghightemperaturesuperconductivitymagneticbearings[C].IEEEPES2000WinterMeeting,23-27January2000,Singapore.[6]Chang,G.C.andStone,R.G.,editors,FlywheelTechnologySymposiumProceedings,NationalTechnicalInformationService,Springfield,VA,1977作者简介:冯香枝(1980-):女,汉族,上海东华大学信息学院研究生,研究方向为电力电子及电力传动.吴庆彪(1948-):男,汉族,副教授,硕士研究生导师,主要从事变流技术、电气传动、电力电子、电源技术、卫星储能/姿控两用飞轮等方面的教研工作.联系方式:通讯地址:上海东华大学193信箱(邮编:200051)  冯香枝上海东华大学信息科学与技术学院自动化系(邮编:200051)  吴庆彪E-mail:fxz801208@mail.dhu.edu.cn

3国内外飞轮储能技术应用于卫星的研究现状    关于IPACS,大部分的研究调查都集中在IPACS的总体设计问题上,一般都是基于线性模型的姿态控制.对于非线性模型,我们经常借助于特殊的非线性控制规则.自从1960s,就有了IPACS的概念,到了1980s,IPACS的研究达到了前所未有的流行.在1961年,由于一个17Whr/kg的磁悬浮轴承合成飞轮转子的出现(10-20千转数/分),Roes建议用飞轮代替蓄电池作为卫星的储能装置.此装置包括两个反作用飞轮,但是他没有提到使用此装置进行姿态控制.美国宇航局Glenn研究中心(原为lewis研究中心,1999年改名)从80年代起就开始了卫星飞轮的研究,并在90年代末期在低地轨道卫星能源与姿态控制集成系统、转子制造工艺、飞轮磁悬浮多输入/多输出(MIMO)方面取得很大进展.在2000年3月,在飞轮转速上又有了重大突破,达到工作转速60krpm.NASA已经研制出了AFRL/Honeywell整体动力和姿态控制系统(integratedpower&attitudecontrolsystem,IPACS)的地面演示装置.美国德克萨斯大学(UniversityofTexasatAustin)的希拿博士(Dr.RobertHebner)指出,目前,国际太空站(InternationalSpaceStation)是利用太阳能电池(solarbattery)的能源推动,但是,当太空站转到背着太阳的一面时,太阳能电池吸收不到太阳光,便不能操作.国际太空站每九十分钟环绕地球一次,当太空站转到背着太阳的一面时,便要依靠太空站上的化学电池(chemicalbattery)提供能源;但是,一般的化学电池会慢慢地损耗,因此,科学家要定期更换太空站上的电池.而飞轮电池(flywheelbattery),可以持续地贮藏和供应能源,并且会为太空总署(NASA)节省超过二亿美元的电池开支.科学家解释说,这种电池消耗简单的原理,当太阳照射到电池,装配在钛(titanium)柱(shaft)的飞轮会加快旋转,将动能储存起来,当没有太阳光时,电池会释放能量,而飞轮的转动便会放慢.美国的Satcon技术公司、NASALewis研究中心、马里兰大学也都已开发了卫星姿态控制用飞轮系统,NASA已经做太空运行试验.先进的飞轮技术准备在国际空间站(ISS)上进行试验,如果获得成功,可显著提高未来航天器的性能和有效载荷能力,还能保证其他任务的完成.将在国际空间站上试验ACESE(姿态控制与能量储存试验)项目的飞行硬件现正在研制.这些硬件是向两个方向旋转的机械式飞轮阵列,它们将装在一个箱子中,重181kg,于2001年在国际空间站上代替由3个箱子组成的镍氢蓄电池.ACESE项目的次要目标是通过改变各飞轮转速来测量产生的姿态控制力矩.这种飞轮将采用先进的复合材料与低价的制造技术.

3飞轮实现储能/姿控双重功能的原理飞轮储能是一种优越的新型储能技术,同时系统本身也是一个具有大惯量的惯性系统.众所周知,卫星一般采用太阳电池阵提供电源,而通常的储能系统采用蓄电池组,利用太阳能电池阵对蓄电池充电,它的储能效率只有70%,寿命短,充电时间长,对环境的影响大,卫星的体积和重量也相对较大.传统蓄电池储能方法固有的缺陷已难以满足未来卫星的发展要求.因此迫切需要研制一种新型高比能量、高效率、长寿命的储能系统来适应卫星发展的要求,而飞轮储能则提供了一种可以克服目前利用蓄电池组所遇到的限制的解决方案.电能输入电能输出状态反馈                    图3飞轮系统工作原理框图飞轮储能系统实现能量控制的基本原理是当卫星面对太阳时,太阳电池阵的能量使飞轮达到最高转速,储存一部分能量,而当卫星背向太阳,太阳电池阵不能发电,这时飞轮速度降下来,将储存在飞轮中的一部分动能发电,转换为电能供卫星上负载使用.储能飞轮能量储存系统具有寿命长,储能效率高(90%),较高的工作温度范围和有效载荷能力,相当简单的冲放电程度检测和控制,内在的高电压,高脉冲电源能力,比NiCd电池的比能高,比NiH电池的体积密度比高.在能量变化的同时,储能飞轮的转速也发生变化,使得飞轮的动量矩发生变化,因此可以利用飞轮的动量矩对卫星进行姿态控制,这样就可以实现储能和姿控两种功能并可以减少系统的质量,提高有效载荷.也就是说,利用飞轮储能系统可以同时完成能量储存和姿态控制两方面的功能,这样就可省去卫星用于姿态控制的反作用轮或控制力矩陀螺,这不仅显著提高卫星的性能,而且还具有明显的经济效益,这就揭开了飞轮储能系统在航空航天领域的应用研究的序幕.

2飞轮储能系统简介不平衡转动力矩作用是飞轮转速改变的根本原因,当转矩的方向与飞轮转动方向一致时,飞轮受到正向受到正向不平衡转矩的作用而加速,能量转化为动能储存起来;相反,飞轮减速,动能转化为其它形式的能量.在转化过程中可以吸收和释放的能量为:            其中J为转动惯量,为飞轮的转速.飞轮储能系统包括储存能量的飞轮转子系统、支撑转子的轴承系统、进行能量转化和拖动的电动/发电机系统、控制系统.