9月19日至21日，新疆哈密淖毛湖基地的戈壁上空迎來了一個科幻感十足的龐然大物-北京臨一云川能源技術(shù)有限公司自主研制的S1500型浮空風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。這個長60米、寬40米、高40米的“空中電站”在強風(fēng)中穩(wěn)定懸浮，順利完成全科目試飛，標(biāo)志著我國在高空風(fēng)能利用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破，而這一突破的核心支撐之一，正是高性能復(fù)合材料的創(chuàng)新應(yīng)用。

作為目前世界最大的浮空風(fēng)電裝置，S1500型系統(tǒng)的設(shè)計功率達1兆瓦，其能“飛天發(fā)電”的關(guān)鍵在于突破了傳統(tǒng)風(fēng)電的材料局限。高空環(huán)境中強風(fēng)、溫差、雷電等極端條件，對材料的輕質(zhì)、高強、耐候性提出嚴(yán)苛要求。研發(fā)團隊聯(lián)合清華大學(xué)、中科院空天院等機構(gòu)，最終選定碳纖維與凱夫拉纖維交織的樹脂基復(fù)合結(jié)構(gòu)作為核心材料體系，從根本上解決了“輕與強”的工程矛盾。

在主體結(jié)構(gòu)設(shè)計上，S1500的主氣囊與環(huán)翼構(gòu)成的巨型涵道完全采用這種復(fù)合材質(zhì)打造，其抗拉強度超過2000MPa，能輕松抵御20米/秒以上的9級高空強風(fēng)。更巧妙的是，這種復(fù)合材料兼具柔性與剛性，配合充氣式結(jié)構(gòu)設(shè)計，可通過調(diào)整內(nèi)部氣壓適應(yīng)不同風(fēng)速，即便遭遇 30米/秒的陣風(fēng)沖擊，仍能保持姿態(tài)穩(wěn)定。相較于傳統(tǒng)風(fēng)電塔筒使用的鋼材，該復(fù)合材料重量僅為其十分之一，卻實現(xiàn)了三倍以上的強度提升，這也是S1500無需建設(shè)大噸位塔筒和混凝土基礎(chǔ)的核心原因，直接節(jié)省材料用量 40%，度電成本隨之下降30%。

連接空中平臺與地面的三根系留纜繩，更是復(fù)合材料集成創(chuàng)新的典范。這根“空中生命線”采用多股碳纖維復(fù)合材質(zhì)編織而成，內(nèi)部集成66千伏高壓輸電線路，實現(xiàn)了“錨固、輸電、通信”三位一體功能。其抗拉強度達到3000兆帕，相當(dāng)于同等粗細(xì)鋼材的6倍，能穩(wěn)穩(wěn)承載整個系統(tǒng)的重量，同時將電力以低于5%的損耗輸送至地面。纜繩中還嵌入了應(yīng)力傳感器與多重絕緣層，一旦張力出現(xiàn)異?？闪⒓从|發(fā)保護機制，即便單股斷裂，剩余部分仍能承受 80%的額定載荷。

極端環(huán)境適應(yīng)性的實現(xiàn)，同樣離不開復(fù)合材料的技術(shù)加持。針對新疆戈壁晝夜溫差大、紫外線強的特點，研發(fā)團隊為氣囊表面定制了改性聚氨酯復(fù)合涂層，該材料能耐受- 60℃至60℃的溫度波動，同時具備優(yōu)異的抗紫外線老化性能，確保氣囊在高空長期運行不發(fā)生泄漏或結(jié)構(gòu)老化。涵道內(nèi)的12套100千瓦發(fā)電機組葉片，則采用碳纖維環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料制造，不僅重量減輕25%以上，還通過內(nèi)置電熱絲實現(xiàn)了- 50℃環(huán)境下的自動除冰，保障發(fā)電效率穩(wěn)定。

值得關(guān)注的是，這些關(guān)鍵復(fù)合材料已實現(xiàn)全面國產(chǎn)化。研發(fā)團隊聯(lián)合岳陽生產(chǎn)基地攻克了熱壓罐- RTM復(fù)合成型技術(shù)，將涵道結(jié)構(gòu)的制造周期從72小時縮短至18小時，材料利用率提升至85%，為后續(xù)批量生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。在防雷安全設(shè)計中，復(fù)合材料再次發(fā)揮妙用：氣囊表面涂覆的導(dǎo)電納米涂層能將雷擊電流衰減60%以上，配合低阻抗接地系統(tǒng)，即便遭遇 100kA雷電流沖擊，設(shè)備完好率仍能保持100%。

此次試飛成功并非偶然。從2024年SAWES-500型系統(tǒng)采用初代復(fù)合材料實現(xiàn)50千瓦發(fā)電，到2025年初SAWES-1000型通過材料迭代將功率提升至100千瓦，復(fù)合材料的每一次技術(shù)升級都推動著系統(tǒng)性能的跨越式發(fā)展。北京臨一云川CEO頓天瑞在試飛現(xiàn)場強調(diào)：“復(fù)合材料的突破讓高空風(fēng)能從理論變?yōu)楝F(xiàn)實，我們的系統(tǒng)能在戈壁強風(fēng)、高原低溫等極端工況下穩(wěn)定運行，核心就在于掌握了材料配方與結(jié)構(gòu)設(shè)計的自主知識產(chǎn)權(quán)?！?/p>

在應(yīng)用場景中，復(fù)合材料賦予的輕量化優(yōu)勢愈發(fā)凸顯。對于應(yīng)急救援而言，S1500的模塊化復(fù)合結(jié)構(gòu)使其可在24小時內(nèi)完成拆解轉(zhuǎn)場，2小時內(nèi)升空發(fā)電，為災(zāi)區(qū)提供即時電力支持；在南海島礁、青藏高原等偏遠(yuǎn)地區(qū)，其耐腐蝕、耐低溫的復(fù)合材質(zhì)能適應(yīng)高濕、嚴(yán)寒環(huán)境，成為無需電網(wǎng)覆蓋的“移動超級充電寶”。

從2017年實驗室里的材料配方演算，到如今戈壁上空的穩(wěn)定懸浮，這支“95后”主導(dǎo)的研發(fā)團隊用八年時間，以復(fù)合材料為鑰匙打開了高空風(fēng)能利用的大門。S1500的成功試飛，不僅標(biāo)志著我國在浮空風(fēng)電領(lǐng)域掌握了標(biāo)準(zhǔn)制定話語權(quán)，更證明了復(fù)合材料技術(shù)對新能源產(chǎn)業(yè)的顛覆性推動作用。按照計劃，該系統(tǒng)將于2026年實現(xiàn)批量生產(chǎn)，這些由復(fù)合材料打造的“空中電站”，將為全球能源轉(zhuǎn)型提供兼具經(jīng)濟性與安全性的中國方案。