基于高导热碳纤维复合材料的大尺寸高稳定桁架结构制造技术

本发明专利技术公开了一种基于高导热碳纤维复合材料的大尺寸高稳定桁架结构，包括高导热碳纤维面板铝蜂窝夹层板、天线支撑桁架、高模量碳纤维面板铝蜂窝夹层板、铝面板铝蜂窝夹层板，天线支撑桁架为若干碳纤维多通接头与若干碳纤维杆件胶接装配而成的梯形立方体，天线支撑桁架下底面通过常温结构胶黏剂设有铝面板铝蜂窝夹层板，天线支撑桁架下端两侧通过常温结构胶黏剂对称设有高模量碳纤维面板铝蜂窝夹层板，天线支撑桁架内通过常温结构胶黏剂水平铺设有高导热碳纤维面板铝蜂窝夹层板。本发明专利技术桁架构型由传统四方体优化为梯形立方体，合理的改善了载荷的传力路线，有效降低了载荷部件安装位置的响应输入；解决了大功耗单机散热问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航天飞行器结构，具体为一种基于高导热碳纤维复合材料的大尺寸高稳定桁架结构。
技术介绍
航天器结构中大量应用蜂窝夹层结构，但基于碳纤维与铝合金材料的热膨胀系数存在较大差异，故碳纤维面板铝蜂窝板的应用范围十分有限，随着高分辨率卫星对在轨热变形要求的提高，迫切需要一种既可以满足高模量高强度使用要求，又具备高导热性能的先进结构材料。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术提供了一种基于高导热碳纤维复合材料的大尺寸高稳定桁架结构，利用高导热碳纤维材料高刚度、高导热的性能，解决了航天器在轨热变形及大功耗单机的散热问题。为了达到上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种基于高导热碳纤维复合材料的大尺寸高稳定桁架结构，包括高导热碳纤维面板铝蜂窝夹层板、天线支撑桁架、高模量碳纤维面板铝蜂窝夹层板、铝面板铝蜂窝夹层板，所述天线支撑桁架为若干碳纤维多通接头与若干碳纤维杆件胶接装配而成的梯形立方体，所述天线支撑桁架下底面通过常温结构胶黏剂设有铝面板铝蜂窝夹层板，所述天线支撑桁架下端两侧通过常温结构胶黏剂对称设有高模量碳纤维面板铝蜂窝夹层板，所述天线支撑桁架内通过常温结构胶黏剂水平铺设有高导热碳纤维面板铝蜂窝夹层板。优选地，所述的高导热碳纤维面板铝蜂窝夹层板采用沥青基高导热碳纤维材料按准各向同性铺备，夹层板内预埋热管，蜂窝板成型采用常温胶接工艺，高稳定桁架结构中顶板与中层板采用该型蜂窝板。优选地，所述高模量碳纤维面板铝蜂窝夹层板3采用高模量碳纤维按准各向同性铺备，夹层板内无热管，蜂窝板采用中高温胶接成型工艺，高稳定桁架结构中侧板与舱内隔板均采用该型蜂窝板。优选地，所述铝面板铝蜂窝夹层厚为30mm，面板采用铝合金材料，蒙皮厚0.3mm，夹层板内预埋大型镁合金框架与3根热管，蜂窝板采用中高温胶接成型工艺，胶层使用中高温固化胶膜J78；高稳定桁架结构中的底板采用该型蜂窝板，主要完成与其他结构舱段的高精度对接。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、桁架构型由传统四方体优化为梯形立方体，将桁架结构承受的横向弯矩有效转化到纵向压缩力，合理的改善了载荷的传力路线，降低了载荷部件安装位置的响应输入；2、首次在航天器主结构件上使用高导热碳纤维面板铝蜂窝夹层板，在桁架与蜂窝板胶接一体结构中充分发挥其高导热零膨胀的机、热性能，解决了航天器在轨大功耗单机的散热问题；3、首次在桁架蜂窝板混合一体结构上大比例使用高模量碳纤维面板蜂窝夹层板，利用高模量碳纤维微变形的性能，使航天器在轨热变形由0.8mm量级显著降低，突破了高精度卫星结构在轨热变形控制的难题。附图说明图1为本专利技术实施例基于高导热碳纤维复合材料的大尺寸高稳定桁架结构的结构图。图中：1-高导热碳纤维面板铝蜂窝夹层板；2-复杂天线支撑桁架；3-高模量碳纤维面板铝蜂窝夹层板；4-铝面板铝蜂窝夹层板。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种基于高导热碳纤维复合材料的大尺寸高稳定桁架结构，包括高导热碳纤维面板铝蜂窝夹层板1、天线支撑桁架2、高模量碳纤维面板铝蜂窝夹层板3、铝面板铝蜂窝夹层板4，其特征在于，所述天线支撑桁架2为若干碳纤维多通接头与若干碳纤维杆件胶接装配而成的梯形立方体，多通接头由T700采用模压成型；杆件材料为M55J-6k，缠绕成型，杆件截面分圆形和矩形两种，其中圆形截面按直径又划分为和三种规格，壁厚2.5mm～3mm；矩形截面统一为80mm×80mm，壁厚3mm，上述接头和杆件是组成高稳定桁架结构的重要构成。所述天线支撑桁架2下底面通过常温结构胶黏剂设有铝面板铝蜂窝夹层板4，所述天线支撑桁架2下端两侧通过常温结构胶黏剂对称设有高模量碳纤维面板铝蜂窝夹层板3，所述天线支撑桁架2内通过常温结构胶黏剂水平铺设有高导热碳纤维面板铝蜂窝夹层板1。所述的高导热碳纤维面板铝蜂窝夹层板1采用沥青基高导热碳纤维材料按准各向同性铺备，夹层板内预埋热管，蜂窝板成型采用常温胶接工艺，高稳定桁架结构中顶板与中层板采用该型蜂窝板，蜂窝板厚30mm，蒙皮按单层0.1mm、铺设角-60°/0°/60°、共3层铺备成准各向同性蒙皮，夹层板内预埋热管，蜂窝板成型用常温胶接工艺，结构胶层优选常温下流动性较好的J133胶。所述高模量碳纤维面板铝蜂窝夹层板3采用高模量碳纤维按准各向同性铺备，夹层板内无热管，蜂窝板采用中高温胶接成型工艺，高稳定桁架结构中侧板与舱内隔板均采用该型蜂窝板。所述铝面板铝蜂窝夹层4厚为30mm，面板采用铝合金材料，蒙皮厚0.3mm，夹层板内预埋大型镁合金框架与3根热管，蜂窝板采用中高温胶接成型工艺，胶层使用中高温固化胶膜J78；高稳定桁架结构中的底板采用该型蜂窝板，主要完成与其他结构舱段的高精度对接。所述的高模量碳纤维面板铝蜂窝夹层板厚25mm，蜂窝板面板采用M55J-6K材料，蒙皮按单层0.1mm、铺设角-60°/0°/60°、共3层铺备成准各向同性蒙皮，夹层板内无热管，蜂窝板采用中高温胶接成型工艺，胶层优选使用中高温固化胶膜J78。高稳定桁架结构中除3块层板外，即8块侧板和舱内10块隔板均采用该型蜂窝板。所述的铝面板铝蜂窝夹层板厚30mm，蜂窝板面板采用铝合金材料，蒙皮厚0.3mm，夹层板内预埋大型镁合金框架与3根热管，蜂窝板采用中高温胶接成型工艺，胶层优选使用中高温固化胶膜J78。高稳定桁架结构中的底板采用该型蜂窝板，主要用于与其他结构舱段进行高精度对接。本具体实施在以桁架为主体的胶接过程穿插三类蜂窝板的装配，最终形成为桁架蜂窝板一体式结构，整体固化完成脱模后进行同一基准下的机械加工，形成高精度高稳定桁架结构；所述的大尺寸高稳定桁架结构由三层舱段组成，构型由传统四方体优化为角度为72°的梯形立方体，梯形立方体可将桁架结构承受的横向弯矩有效转化到纵向压缩力，合理的改善了载荷的传力路线，将载荷部件安装位置的最大响应输入从25g降至16g；将桁架结构承受的横向弯矩有效转化到纵向压缩力，合理的改善了载荷的传力路线，降低了载荷部件安装位置的响应输入。以上对本专利技术的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本专利技术并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本专利技术的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高导热碳纤维复合材料的大尺寸高稳定桁架结构，包括高导热碳纤维面板铝蜂窝夹层板(1)、天线支撑桁架(2)、高模量碳纤维面板铝蜂窝夹层板(3)、铝面板铝蜂窝夹层板(4)，其特征在于，所述天线支撑桁架(2)为若干碳纤维多通接头与若干碳纤维杆件胶接装配而成的梯形立方体，所述天线支撑桁架(2)下底面通过常温结构胶黏剂设有铝面板铝蜂窝夹层板(4)，所述天线支撑桁架(2)下端两侧通过常温结构胶黏剂对称设有高模量碳纤维面板铝蜂窝夹层板(3)，所述天线支撑桁架(2)内通过常温结构胶黏剂水平铺设有高导热碳纤维面板铝蜂窝夹层板(1)。

【技术特征摘要】
1.一种基于高导热碳纤维复合材料的大尺寸高稳定桁架结构，包括高导热碳纤维面板铝蜂窝夹层板(1)、天线支撑桁架(2)、高模量碳纤维面板铝蜂窝夹层板(3)、铝面板铝蜂窝夹层板(4)，其特征在于，所述天线支撑桁架(2)为若干碳纤维多通接头与若干碳纤维杆件胶接装配而成的梯形立方体，所述天线支撑桁架(2)下底面通过常温结构胶黏剂设有铝面板铝蜂窝夹层板(4)，所述天线支撑桁架(2)下端两侧通过常温结构胶黏剂对称设有高模量碳纤维面板铝蜂窝夹层板(3)，所述天线支撑桁架(2)内通过常温结构胶黏剂水平铺设有高导热碳纤维面板铝蜂窝夹层板(1)。2.根据权利要求1所述的基于高导热碳纤维复合材料的大尺寸高稳定桁架结构，其特征在于，所述的高导热碳纤维面板铝蜂窝夹层板(1)采用沥青基高导...

【专利技术属性】
技术研发人员：王舒楠，任友良，葛钊，赵发刚，方无迪，满孝颖，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31