碳纤维复合材料在人造卫星飞行器上的应用

  碳纤维复合材料具有较高的比强度、比刚度,良好的抗疲劳性能,以及优异的整体成形性能等特性,因此碳纤维复合材料自问世以来就被用作卫星飞行器的本体结构、天线,以及太阳能电池板构件。

  在人造卫星飞行器本体结构方面,碳纤维复合材料主要用作飞行器的中心承力筒,例如,法国电信一号卫星的4条中心承力简就是由碳纤维复合材料制成的,其通过螺接连接在由碳纤维复合材料制成的仪器平台上。另外,碳纤维复合材料还被用来制作连接支架和卫星的大梁结构,例如,美国Conwr公司使用碳纤维复合材料制作了双元"OV-I”卫星的4根大梁结构。另外,"ATS" 卫星的地球观测舱也采用了碳纤维复合材料制造的连接支架。

  人造卫星飞行器的能量来源是太阳能电池阵,要求电池阵能够折叠,并且可以在外太空打开时承受住外太空的阻力,因此,太阳能电池阵不能用金属来制造。由于碳纤维复合材料具有密度小、重量轻、易于加工、整体成形性好等一系列特性,因而可用来制作卫星的太阳能电池阵,包括太阳能电池基板和连接架等少。

  碳纤维复合材料作为新型复合材料,其应用范围越来越广泛,目前,碳纤维复合材料的应用程度已经成为衡量一个国家技术发展水平的重要指标之一。我国作为航天大国,在碳纤维复合材料的研究及应用方面均开展了重要的工作,例如,“东方红二号” 通讯卫星运地点发动机、“风云二号” 气象卫星运地点发动机和“长征二号E"火箭发动机的壳体均采用了碳纤维复合材料来制造,但是,我国制造的碳纤维复合材料高端产品少,生产技术低端,产品性能不高且不稳定。

  针对这些问题,我国应将碳纤维复合材料列入优先发展计划之内,更加注重基础知识和关键技术的研究,突破技术难题,掌握核心技术,全面提升碳纤维复合材料的制备工艺水平及应用水平,促进碳纤维复合材料在航空、航天领域的广泛应用。