随着我国航天事业的迅猛发展，航天器对能源的要求越来越高，能源问题成为航天器寿命短、可靠性低的主要制约因素之一，提高电源的供给能力、电源的寿命和可靠性是新一代大载荷卫星亟待解决的核心问题。

　　目前航天器所应用的化学电池具有使用寿命有限、储能密度低、性能不稳定以及电量不确定等缺点。储能飞轮能量释放技术储能密度大、寿命长、工作性能稳定、电量确定、能量转换效率高，对于诸多航天器来说，在提高电源供给能力、延长寿命、提高可靠性等性能方面具有显著意义。飞轮作为航天器姿态控制的主要执行机构，已经广泛应用于卫星的三轴姿态稳定控制。磁悬浮飞轮无接触、无摩擦，可以高速旋转，在实现卫星姿态控制的同时，还可以进行储能，从而实现储能功能。近年来，随着磁轴承技术的发展，高速磁悬浮储能飞轮（ac－esfw）已经成为航天器技术发展的一个新的方向。

　　使用飞轮作为储能设各还有其他的一些优点：首先，储能飞轮作为储能设各，集姿控系统的执行部件（如反作用轮、动量轮和控制力矩陀螺）和能源储存部件于一体；也可用作卫星姿态角速度的敏感装置（如速率陀螺、速率积分陀螺），这样就可部分替代航天器用于存储能量的化学蓄电池，极大地减小航天器的体积和质量；另外，飞轮的充、放电速度比蓄电池快，这样能源的管理与分配系统也可以做得比较简单，重量也会更轻，从而增加有效载荷。举个例子来说，当卫星从阴影区中出来，太阳能电池板两翼温度比较低，此时的效率非常高。在使用蓄电池的系统中，会有一部分电能被浪费掉，因为蓄电池对充电速率是很敏感的。而飞轮对充、放电速率并不敏感，因此至少说在某些情况下，这部分电能不会被飞轮浪费掉。根据这一点，通过进一步的研究，可以设计出新的储能系统，能够节省大量的能源，从而减小太阳翼的尺寸。

　　飞轮作为能源储存设各，其循环寿命取决于电子线路和转子材料的（期望）寿命，而且它的循环寿命最终肯定会超过化学电池的寿命（3～5年），而且化学电池效率低、质量大、不环保。飞轮作为储能装置的储能（充电）状态更容易确定，只需通过测速计测出飞轮的转动角速度即可；同时利用测速计处理使飞轮加、减速的控制力矩的模型十分简单，并不会增加系统的复杂程度。飞轮储能技术与其相比，以其无可比拟的高效率、长寿命、维持简单、无污染、高效、节能等优点，日益受到人们的关注，成为国际能源界研究的热点之一。

　　飞轮储能系统这种独特的兼具有储能与姿态控制的双重功能，对于提高宇宙飞船、空间站、人造卫星等航天器的性能有着显著的意义。美国早在⒛世纪80年代初就已经对acesfw在航空航天领域应用进行了可行性研究，并证明了飞轮不但可以通过产生的不平衡力矩对航天器进行姿态控制，而且还可以存储能量，取代蓄电池作为航天器的储能装置。

　　高速磁悬浮acesfw具有高功能密度的特点，因为它不仅可以满足航天器姿态控制的需求，还可以替代或部分替代星上蓄电池。在储能方面与蓄电池相比，采用磁悬浮飞轮链行储能，还具有储能密度大、能量转换效率高、储能（充放电）状态容易确定、工作性能稳定可靠、瞬时峰值功率高、循环使用寿命长，不受充放电次数和深度影响等优点，对于诸多航天器来说，在提高电源供给能力、延长寿命、提高可靠性等性能方面具有显著意义。表中对ipacs和化学蓄电池在航天上的应用进行了对比，从中可以看出，储能飞轮在各个方面性能都优于化学电池。

　　表 ipacs和化学蓄电池的比较

　　航天应用的储能飞轮系统实现能量控制的基本原理是，当卫星在日照区时，太阳电池阵的能量使飞轮达到最高转速，储存一部分能量；而当卫星在阴影区时，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寿命长，储能效率高（90％），有较高的工作温度范围和有效载荷能力，充放电程度检测和控制相当简单，有内在的高电压、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功能，并可以减少系统的质量，提高有效载荷。储能飞轮应用时都为双飞轮系统，即两个飞轮相对转速相反，在这种情况下两个飞轮同时升降速并加速度值相等时，系统整体的动量守恒，所以飞行器姿态不改变；可以通过改变双飞轮系统中的一个飞轮的转速起到姿控的功能，这也避免了在地阴区时需升速进行姿控与能量释放的矛盾。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，显著提高了卫星的性能。

　　本高速磁悬浮储能两用飞轮能量释放控制系统，可用