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碳纖維複合材料在航空人造衛星中的應用
作者:蘇州熟女av网址發布時間:2020-06-11瀏覽量: 852

碳纖維複(fù)合材料作為一(yī)種先(xiān)進的結構材料,從未來材料(liào)的發展趨(qū)勢看,碳纖維複(fù)合材料開始逐步取代一些更多的金屬材料,尤其是在衛星上有明顯的體現。由於高性能碳纖維不斷優化,尤其是兼具高強度高模量MJ係列碳纖維研發成功,衛星天線(xiàn)用複合材料增強纖(xiān)維逐漸從從凱夫拉纖維、中模碳纖維轉變(biàn)成(chéng)了高模碳纖維,目(mù)前幾乎所有衛(wèi)星天線均采用了高模量碳纖維,有些衛星上碳纖維複合材料的應用率高達85%。

(圖(tú)示:碳纖維(wéi)複合材料)

熟女av网址複材認為首(shǒu)先是在比強度和比模量方(fāng)麵(miàn),由於碳纖維複合材料的比強度、比(bǐ)模量比常用金屬鋁合金高,與鋁合金相比,碳纖維複合材料(liào)單向層材(cái)料比(bǐ)強度要(yào)高(gāo)出3-4倍,而高模型碳纖維複合單向層材料的比模(mó)量要高出5-7倍。衛星結構對強度、剛度以及使(shǐ)用環境的要求與(yǔ)飛機結構和導彈結構的要(yào)求有著明顯的差別。在衛(wèi)星的實際使用中采用高模量的碳纖維材料,不僅可以(yǐ)滿足強度還能滿(mǎn)足剛度需求。

與此同時,高模量碳纖維具有優異導電(diàn)性,在一定的頻率(lǜ)範圍內能夠完成天線電磁波的發(fā)射或接收,並(bìng)能承受一定的功率。碳纖維為導電材料(liào),在一定的頻率範圍(wéi)內,其自身能夠完成天線(xiàn)的電(diàn)磁波反射和接收功能,尤其是需要指出的是,隨著碳(tàn)纖(xiān)維石墨化程度的提高,碳纖維導電性能也顯著增(zēng)加,高模量碳纖維(wéi)在導電性能上基本接近金屬的導電性能。因此,高模量碳纖(xiān)維製作複合材料天線完全可以(yǐ)滿足衛星天線電性能指標(biāo),能承受高低溫循環、熱真空等嚴酷的環境試驗的考核,使其成為星載天線(xiàn)的優先選擇材料。

熟女av网址複(fù)材還認為由於碳纖維熱膨脹係數低,隨著纖維拉(lā)伸模量的增加,纖維熱膨(péng)脹係(xì)數會出現負值。基於低膨脹的性(xìng)能特點,在天線成型過程中通過複合材料內碳纖維鋪層設計,可以使(shǐ)天線在成型過程和實際工作環境中做到“零膨脹”。衛星運行在地球靜止軌(guǐ)道中的溫差變化很大,高溫約+120℃,低(dī)溫約-160℃,對於工作在熱交變劇烈的太空環境中的星載天線,采用這種“零膨脹”係數(shù)材料來使其結構和型麵精度保持穩定是非常有(yǒu)效(xiào)的。

衛星的主承(chéng)力結(jié)構目前多采用承力筒。以往承力(lì)筒大多采用金屬材料輔以加強筋,現在則廣泛采用碳纖維複合材料製作,不僅剛度、強度滿足設(shè)計要(yào)求,且能大幅減輕質量。此外,複合(hé)材料在衛星結構外殼、衍架結構等上的應用,都極(jí)大提高了衛星結構的(de)研製水平。

輕型化和高精度是衛星的發展趨勢,衛星結構質量占整個衛星的百分比一般要小於7%甚至4%。衛星結構材料(liào)的發展則趨向於高性能、高功能及多功能、複合化、智能化、低成(chéng)本以及高環境相容性。先進的碳纖維複合結構材料既是研製生產(chǎn)衛星(xīng)產品的物質保障,又是推動衛星產品更新換代的技術基礎。

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