碳纤维镜筒的成型工艺分析

  碳纤维复合材料质量轻、比强度高、比模量高,并且尺寸稳定、可设计性强,因此在航空航天领域有着较广泛的应用。对于镜筒这种空间结构来说,通常需要对结构的刚度要求很高,采用碳纤维复合材料制作天文望远镜的镜筒比铝合金材质的刚度提高数倍。

碳纤维镜筒

  碳纤维复合材料的成型工艺有很多种,比如纤维缠绕成型、模压成型、真空袋法成型、预浸料(高压釜)成型等等。碳纤维镜筒可采用缠绕加铺放的组合工艺成型技术, 90°层缠绕、±20°和0“层铺放来实现了碳纤维复合材料镜筒的制作。该成型方式成型工艺简单、对设备要求不高,可采用普通的缠绕机进行制作,等制作完成之后,还需要对碳纤维镜筒进行尺寸检测、称重、无损探伤、热膨胀系数检测、真空除气以及空间环境性能检测等。

  采用缠绕加铺放的组合工艺制造碳纤维复合材料镜筒,在成型之后尺寸精度可达到设计要求,以满足空间环境要求。且碳纤维复合材料镜筒的热膨胀系数可以根据需要进行设计,能够达到近乎于零的效果,而且碳纤维复合材料的镜筒具有较高的比强度和比刚度,与铝合金结构的镜筒相比,可减少42.8%的重量。

碳纤维镜筒

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