碳纤维复合材料有助于太空探索。

2021-10-27 17:01:12 hjbxgs 2

  人造卫星常用的材料是CFRP,它是以树脂为基体,碳纤维为增强体的复合材料。碳纤维是新一代军民两用增强纤维,具有碳材料的固有特性和纺织纤维的柔软性和可加工性。其优异的综合性能是任何单一材料无法比拟的,现已成为先进复合材料的主要增强纤维之一。


  复合材料广泛应用于卫星结构中,如主承载结构、太阳阵结构、天线反射器等大型有效载荷,以及其他辅助结构。

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  目前,卫星的主要承载结构大多采用碳纤维复合材料,不仅在刚度和强度上满足设计要求,而且质量也大大降低。复合材料在卫星结构中的典型应用是太阳能电池阵列。太阳能电池阵列基板尺寸大、表面积大,对比刚度要求高、热变形小。风云一号系列卫星的太阳电池阵有2块连接摇板和8块太阳电池阵基板。当轨道运行时,跨度为10.5米,展开面积为11平方米。这些连接摇臂板和太阳能电池阵列基板是由碳纤维复合板、薄壁矩形梁、蜂窝芯等连接件组成的整体结构,通过粘接成型工艺复合而成。


  碳纤维复合材料也广泛应用于卫星有效载荷,如ERS-1卫星的大型可展开天线和欧洲海上通信卫星的抛物面天线。其他辅助结构由复合材料制成,如卫星气瓶和卫星接口支架。以玻璃纤维、碳纤维、硼纤维增强材料为蒙皮,不同蜂窝材料为芯材的夹芯板结构;复合材料制成的各种型材和多向接头。


  复合材料已经从最初的两相复合材料发展到现在的多相复合材料,品种更多、性能更好、功能更强,未来卫星结构将使用越来越多的复合材料构件。


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