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碳纤维蜂窝夹层结构在人造卫星上的应用

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碳纤维蜂窝夹层结构在人造卫星上的应用

发布日期:2022-04-11 作者: 点击:

碳纤维铝蜂窝芯结构以其高强度、高刚度的优良性能在国内外卫星结构中得到了广泛的应用。目前,该卫星的主要结构部件,如太阳能电池阵列结构、抛物面天线和SAR天线、中央轴承筒、各种载荷舱和仪表安装板,均采用碳纤维蜂窝夹层结构,有效降低了结构质量,提高了结构的刚度,大大降低了卫星发射成本。

1、 太阳能电池板

卫星上有两种太阳能电池阵列结构:体装式和可展开式。体上太阳能电池阵列结构与卫星体连接,或是卫星体的一部分。它是由碳纤维复合板和铝蜂窝芯组成的夹层结构。电池阵列的形式随卫星体的结构形状而变化,包括多面体或圆柱体。

由于安装在机身上的电池阵列可用于放置太阳能电池的面积有限,因此通常仅适用于功耗小于500W的小型卫星。高功率要求的卫星采用可展开式太阳能电池阵列。为了满足卫星对大功率能源的需求,需要更大面积的太阳能电池阵列。因此,大面积太阳能电池阵列应延伸到卫星体外,以接受太阳光照射。当卫星发射时,太阳能电池阵列被折叠在卫星的机身上。卫星与运载火箭分离后,太阳能电池阵列在空间轨道上扩展到工作状态。可展开太阳能电池阵有两种结构形式,一种是刚性结构,另一种是半刚性结构。

铝蜂窝芯


2、 卫星天线

使用卫星通信时,天线是最重要的部件。由于卫星工作环境温差大,天线的结构要求是其形状和位置不能随外界温度的变化而变化。由碳纤维复合材料板和铝蜂窝芯组成的夹层结构在这方面显示出其独特的优势。它具有较高的刚度和强度,能够承受运载火箭发射过程中的静、动载荷。无需额外的金属盖,即可达到所需的微波反射特性。特别是,关键是这种结构可以通过设计获得零膨胀系数。当卫星环境温度发生较大变化时,其形状和姿态可以保持稳定。因此,碳纤维板和铝蜂窝夹芯结构是抛物面天线和SAR天线的材料。

3、 卫星机身结构

卫星本体结构的主轴承筒和内部仪表安装板几乎都采用了碳纤维蜂窝夹层结构。碳纤维复合板和铝蜂窝夹芯结构不仅具有良好的结构性能,而且其粘结层和蜂窝腔具有良好的隔热隔音功能,可以满足某些设备的隔热消声要求。这种夹层结构还具有减震和吸能功能,可作为卫星回收的缓冲装置。因此,夹层结构在卫星机身上的使用位置比较常见。Intelsat V的中央轴承气缸的上部为气缸,下部为圆锥体。均采用碳纤维复合板和铝蜂窝夹芯结构。与原来的铝合金轴承气缸相比,质量降低了27%,增加了2000多条通信线路,增加不到30%。


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关键词:瓦楞芯,铝蜂窝胶水,铝蜂窝芯

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