全球首台兆瓦级 “空中电站” 新疆试飞成功：复合材料成 “追风” 核心密码

传统风电受限于材料性能，很难突破低空环境的束缚，而高空的强风、剧烈温差、雷电等极端条件，对材料的 “轻、强、耐候” 提出了近乎苛刻的要求。为解决这一难题，研发团队联合清华大学、中科院空天院等科研机构，最终锁定了碳纤维与凯夫拉纤维交织的树脂基复合结构作为核心材料 —— 这套方案从根本上化解了 “轻量化” 与 “高强度” 之间的工程矛盾，让 “空中发电” 从设想落地。

从结构设计来看，S1500 的主气囊与环翼涵道完全由这种复合材质打造，其抗拉强度超过 2000MPa，面对每秒 20 米以上的 9 级高空强风也能轻松抵御。更巧妙的是，复合材料兼具柔性与刚性，配合充气式结构设计，只需调整内部气压就能适配不同风速，即便遭遇每秒 30 米的阵风冲击，装置姿态依然稳定。对比传统风电塔筒常用的钢材，这种复合材料重量仅为钢材的十分之一，强度却提升了三倍以上 —— 这也是 S1500 无需建造大吨位塔筒和混凝土基础的关键，直接减少了 40% 的材料消耗，度电成本随之降低 30%。

连接空中平台与地面的三根系留缆绳，更是复合材料集成创新的 “代表作”。这根 “空中生命线” 采用多股碳纤维复合材质编织而成，内部还嵌入了 66 千伏高压输电线路，一举实现了 “锚固、输电、通信” 三位一体的功能。其抗拉强度达到 3000MPa，相当于同等粗细钢材的 6 倍，既能稳稳托住整个系统的重量，又能将电力以低于 5% 的损耗输送到地面。为了保障安全，缆绳中还内置了应力传感器和多重绝缘层：一旦张力出现异常，保护机制会立即触发；即便单股断裂，剩余部分仍能承载 80% 的额定载荷，大幅提升了系统的容错能力。

在极端环境适应性上，复合材料同样功不可没。针对新疆戈壁昼夜温差大、紫外线强的特点，研发团队为气囊表面定制了改性聚氨酯复合涂层，该涂层能耐受 - 60℃至 60℃的剧烈温度波动，同时具备优异的抗紫外线老化性能，确保气囊在高空长期运行中不会出现泄漏或结构老化问题。而涵道内的 12 套 100 千瓦发电机组叶片，采用碳纤维环氧树脂基复合材料制造，不仅重量减轻了 25% 以上，还通过内置电热丝实现了 - 50℃环境下的自动除冰，有效保障了发电效率的稳定。

更值得关注的是，这些关键复合材料已实现全面国产化。研发团队联合岳阳生产基地攻克了热压罐 - RTM 复合成型技术，将涵道结构的制造周期从原本的 72 小时压缩到 18 小时，材料利用率也提升至 85%，为后续批量生产扫清了技术障碍。就连防雷设计，复合材料也发挥了重要作用：气囊表面涂覆的导电纳米涂层能将雷击电流衰减 60% 以上，配合低阻抗接地系统，即便遭遇 100kA 的雷电流冲击，设备完好率仍能保持 100%。

这次试飞成功并非偶然，而是复合材料技术持续迭代的结果。2024 年，团队研发的 SAWES-500 型系统采用初代复合材料，实现了 50 千瓦的发电突破；2025 年初，SAWES-1000 型通过材料升级，将功率提升至 100 千瓦 —— 每一次复合材料的技术进步，都推动着系统性能实现跨越式发展。正如北京临一云川 CEO 顿天瑞在试飞现场所说：“复合材料的突破让高空风能从理论走向现实，我们的系统能在戈壁强风、高原低温等极端工况下稳定运行，核心就在于掌握了材料配方与结构设计的自主知识产权。”

在实际应用场景中，复合材料赋予的轻量化优势愈发凸显。面对应急救援需求时，S1500 的模块化复合结构能在 24 小时内完成拆解转场，2 小时内即可升空发电，为灾区提供即时电力支持；而在南海岛礁、青藏高原等偏远地区，其耐腐蚀、耐低温的复合材质能轻松适应高湿、严寒环境，成为不依赖电网覆盖的 “移动超级充电宝”。

从 2017 年在实验室里演算材料配方，到如今在戈壁上空实现稳定悬浮，这支以 “95 后” 为主力的研发团队用了八年时间，以复合材料为 “钥匙”，打开了高空风能利用的大门。S1500 的成功试飞，不仅让我国在浮空风电领域掌握了标准制定的话语权，更印证了复合材料技术对新能源产业的颠覆性推动作用。按照计划，该系统将于 2026 年实现批量生产，这些由复合材料打造的 “空中电站”，终将为全球能源转型提供兼具经济性与安全性的中国方案。