碳纖維複合材料作(zuò)為一種先進的結構材料,從(cóng)未(wèi)來材料的發展趨勢看(kàn),碳纖維複合材料開始逐步取代一些更多的(de)金屬材料,尤(yóu)其是在衛(wèi)星上有明(míng)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(yán)發成功,衛星天線用複合材料(liào)增(zēng)強(qiáng)纖維逐(zhú)漸從(cóng)從凱夫拉纖維、中模碳纖維轉(zhuǎn)變成了高模碳纖維,目前幾乎(hū)所有衛星天線均采用了高模(mó)量碳纖維,有些衛星上碳纖維複合材料的(de)應用率高達85%。
(圖示(shì):碳纖維複合材料)
香蕉视频ios污污污(ēn)複材認為首先是在比強度和比模量方麵,由(yóu)於碳纖維複(fù)合材料的比強(qiáng)度、比(bǐ)模量比常用(yòng)金屬鋁合金高,與鋁合金相比,碳纖維(wéi)複(fù)合(hé)材料單向層材料比強度要高出3-4倍,而高(gāo)模型碳纖維複合單(dān)向層材料的比(bǐ)模量要高出(chū)5-7倍。衛星結構對強度、剛度(dù)以及使用環境的要(yào)求與飛機結構和導彈結(jié)構的要求有著明顯的(de)差別。在衛星的實際使用中采用高模量的碳纖維材料,不僅可以滿足強度(dù)還(hái)能滿足剛度需求。
與此同時,高模量碳纖維具有優(yōu)異導(dǎo)電性,在一定的(de)頻率範(fàn)圍內能夠完成天線電磁波的發射或(huò)接(jiē)收,並能承受一定的(de)功率。碳(tàn)纖維為導電材料,在一(yī)定的頻率範圍內,其自身能夠完成天線的電磁波反射和接收功(gōng)能,尤其是需要指出的是,隨著碳纖維石墨化程度的提高,碳纖維導電性能也顯著增加,高(gāo)模量碳纖維在導電(diàn)性能上基本接近金屬的導電性能。因此,高模量碳纖維製作(zuò)複合材(cái)料天線完全可以滿足衛(wèi)星天線電性能指(zhǐ)標,能承受高低溫循環、熱真空等嚴酷的環境試驗的考核,使(shǐ)其成為星載天(tiān)線的優先選擇材料。
香蕉视频ios污污污複材還認為由於碳纖維熱膨脹係(xì)數低,隨著纖維拉伸模量的增加(jiā),纖維熱膨脹係數(shù)會出現負值(zhí)。基於低膨脹的(de)性能特點,在天(tiān)線成型過程中通過複合材料內碳纖(xiān)維鋪層設(shè)計,可以使天線在成型過(guò)程和實際工作環境中做到“零膨脹”。衛(wèi)星運行(háng)在地球靜止軌道中的溫差變化很大,高(gāo)溫約+120℃,低溫約-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(xì)數材料來使其結構和型麵(miàn)精度保持穩定是非常有效的。
衛星的主承力結構目前多采用(yòng)承力筒。以往承力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(hé)材料製作,不僅剛度、強度(dù)滿(mǎn)足設計要(yào)求,且(qiě)能大幅減輕質量。此外,複合材料在衛星結構外殼、衍架結構等上的應用,都極大提(tí)高了衛星結構的研製(zhì)水平。
輕型(xíng)化和高精度是衛星的(de)發展趨勢,衛星(xīng)結構質量占整個衛星的百分比一般要小於(yú)7%甚至4%。衛星結(jié)構材料的(de)發展則趨向於高性(xìng)能、高功能(néng)及多功能、複合化、智能化、低成本以及高環境相容性。先進的碳(tàn)纖維複合(hé)結構材料(liào)既是研製生產衛星(xīng)產品(pǐn)的物質保障,又是推動衛星產品更新換代的技術基(jī)礎。