本發(fā)明涉及航天飛行器結(jié)構(gòu)，具體為一種基于高導熱碳纖維復合材料的大尺寸高穩(wěn)定桁架結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

航天器結(jié)構(gòu)中大量應用蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，但基于碳纖維與鋁合金材料的熱膨脹系數(shù)存在較大差異，故碳纖維面板鋁蜂窩板的應用范圍十分有限，隨著高分辨率衛(wèi)星對在軌熱變形要求的提高，迫切需要一種既可以滿足高模量高強度使用要求，又具備高導熱性能的先進結(jié)構(gòu)材料。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種基于高導熱碳纖維復合材料的大尺寸高穩(wěn)定桁架結(jié)構(gòu)，利用高導熱碳纖維材料高剛度、高導熱的性能，解決了航天器在軌熱變形及大功耗單機的散熱問題。

為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種基于高導熱碳纖維復合材料的大尺寸高穩(wěn)定桁架結(jié)構(gòu)，包括高導熱碳纖維面板鋁蜂窩夾層板、天線支撐桁架、高模量碳纖維面板鋁蜂窩夾層板、鋁面板鋁蜂窩夾層板，所述天線支撐桁架為若干碳纖維多通接頭與若干碳纖維桿件膠接裝配而成的梯形立方體，所述天線支撐桁架下底面通過常溫結(jié)構(gòu)膠黏劑設(shè)有鋁面板鋁蜂窩夾層板，所述天線支撐桁架下端兩側(cè)通過常溫結(jié)構(gòu)膠黏劑對稱設(shè)有高模量碳纖維面板鋁蜂窩夾層板，所述天線支撐桁架內(nèi)通過常溫結(jié)構(gòu)膠黏劑水平鋪設(shè)有高導熱碳纖維面板鋁蜂窩夾層板。

優(yōu)選地，所述的高導熱碳纖維面板鋁蜂窩夾層板采用瀝青基高導熱碳纖維材料按準各向同性鋪備，夾層板內(nèi)預埋熱管，蜂窩板成型采用常溫膠接工藝，高穩(wěn)定桁架結(jié)構(gòu)中頂板與中層板采用該型蜂窩板。

優(yōu)選地，所述高模量碳纖維面板鋁蜂窩夾層板3采用高模量碳纖維按準各向同性鋪備，夾層板內(nèi)無熱管，蜂窩板采用中高溫膠接成型工藝，高穩(wěn)定桁架結(jié)構(gòu)中側(cè)板與艙內(nèi)隔板均采用該型蜂窩板。

優(yōu)選地，所述鋁面板鋁蜂窩夾層厚為30mm，面板采用鋁合金材料，蒙皮厚0.3mm，夾層板內(nèi)預埋大型鎂合金框架與3根熱管，蜂窩板采用中高溫膠接成型工藝，膠層使用中高溫固化膠膜J78；高穩(wěn)定桁架結(jié)構(gòu)中的底板采用該型蜂窩板，主要完成與其他結(jié)構(gòu)艙段的高精度對接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、桁架構(gòu)型由傳統(tǒng)四方體優(yōu)化為梯形立方體，將桁架結(jié)構(gòu)承受的橫向彎矩有效轉(zhuǎn)化到縱向壓縮力，合理的改善了載荷的傳力路線，降低了載荷部件安裝位置的響應輸入；

2、首次在航天器主結(jié)構(gòu)件上使用高導熱碳纖維面板鋁蜂窩夾層板，在桁架與蜂窩板膠接一體結(jié)構(gòu)中充分發(fā)揮其高導熱零膨脹的機、熱性能，解決了航天器在軌大功耗單機的散熱問題；

3、首次在桁架蜂窩板混合一體結(jié)構(gòu)上大比例使用高模量碳纖維面板蜂窩夾層板，利用高模量碳纖維微變形的性能，使航天器在軌熱變形由0.8mm量級顯著降低，突破了高精度衛(wèi)星結(jié)構(gòu)在軌熱變形控制的難題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例基于高導熱碳纖維復合材料的大尺寸高穩(wěn)定桁架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。

圖中：1-高導熱碳纖維面板鋁蜂窩夾層板；2-復雜天線支撐桁架；3-高模量碳纖維面板鋁蜂窩夾層板；4-鋁面板鋁蜂窩夾層板。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供了一種基于高導熱碳纖維復合材料的大尺寸高穩(wěn)定桁架結(jié)構(gòu)，包括高導熱碳纖維面板鋁蜂窩夾層板1、天線支撐桁架2、高模量碳纖維面板鋁蜂窩夾層板3、鋁面板鋁蜂窩夾層板4，其特征在于，所述天線支撐桁架2為若干碳纖維多通接頭與若干碳纖維桿件膠接裝配而成的梯形立方體，多通接頭由T700采用模壓成型；桿件材料為M55J-6k，纏繞成型，桿件截面分圓形和矩形兩種，其中圓形截面按直徑又劃分為和三種規(guī)格，壁厚2.5mm～3mm；矩形截面統(tǒng)一為80mm×80mm，壁厚3mm，上述接頭和桿件是組成高穩(wěn)定桁架結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)成。所述天線支撐桁架2下底面通過常溫結(jié)構(gòu)膠黏劑設(shè)有鋁面板鋁蜂窩夾層板4，所述天線支撐桁架2下端兩側(cè)通過常溫結(jié)構(gòu)膠黏劑對稱設(shè)有高模量碳纖維面板鋁蜂窩夾層板3，所述天線支撐桁架2內(nèi)通過常溫結(jié)構(gòu)膠黏劑水平鋪設(shè)有高導熱碳纖維面板鋁蜂窩夾層板1。

所述的高導熱碳纖維面板鋁蜂窩夾層板1采用瀝青基高導熱碳纖維材料按準各向同性鋪備，夾層板內(nèi)預埋熱管，蜂窩板成型采用常溫膠接工藝，高穩(wěn)定桁架結(jié)構(gòu)中頂板與中層板采用該型蜂窩板，蜂窩板厚30mm，蒙皮按單層0.1mm、鋪設(shè)角-60°/0°/60°、共3層鋪備成準各向同性蒙皮，夾層板內(nèi)預埋熱管，蜂窩板成型用常溫膠接工藝，結(jié)構(gòu)膠層優(yōu)選常溫下流動性較好的J133膠。

所述高模量碳纖維面板鋁蜂窩夾層板3采用高模量碳纖維按準各向同性鋪備，夾層板內(nèi)無熱管，蜂窩板采用中高溫膠接成型工藝，高穩(wěn)定桁架結(jié)構(gòu)中側(cè)板與艙內(nèi)隔板均采用該型蜂窩板。

所述鋁面板鋁蜂窩夾層4厚為30mm，面板采用鋁合金材料，蒙皮厚0.3mm，夾層板內(nèi)預埋大型鎂合金框架與3根熱管，蜂窩板采用中高溫膠接成型工藝，膠層使用中高溫固化膠膜J78；高穩(wěn)定桁架結(jié)構(gòu)中的底板采用該型蜂窩板，主要完成與其他結(jié)構(gòu)艙段的高精度對接。

所述的高模量碳纖維面板鋁蜂窩夾層板厚25mm，蜂窩板面板采用M55J-6K材料，蒙皮按單層0.1mm、鋪設(shè)角-60°/0°/60°、共3層鋪備成準各向同性蒙皮，夾層板內(nèi)無熱管，蜂窩板采用中高溫膠接成型工藝，膠層優(yōu)選使用中高溫固化膠膜J78。高穩(wěn)定桁架結(jié)構(gòu)中除3塊層板外，即8塊側(cè)板和艙內(nèi)10塊隔板均采用該型蜂窩板。

所述的鋁面板鋁蜂窩夾層板厚30mm，蜂窩板面板采用鋁合金材料，蒙皮厚0.3mm，夾層板內(nèi)預埋大型鎂合金框架與3根熱管，蜂窩板采用中高溫膠接成型工藝，膠層優(yōu)選使用中高溫固化膠膜J78。高穩(wěn)定桁架結(jié)構(gòu)中的底板采用該型蜂窩板，主要用于與其他結(jié)構(gòu)艙段進行高精度對接。

本具體實施在以桁架為主體的膠接過程穿插三類蜂窩板的裝配，最終形成為桁架蜂窩板一體式結(jié)構(gòu)，整體固化完成脫模后進行同一基準下的機械加工，形成高精度高穩(wěn)定桁架結(jié)構(gòu)；所述的大尺寸高穩(wěn)定桁架結(jié)構(gòu)由三層艙段組成，構(gòu)型由傳統(tǒng)四方體優(yōu)化為角度為72°的梯形立方體，梯形立方體可將桁架結(jié)構(gòu)承受的橫向彎矩有效轉(zhuǎn)化到縱向壓縮力，合理的改善了載荷的傳力路線，將載荷部件安裝位置的最大響應輸入從25g降至16g；將桁架結(jié)構(gòu)承受的橫向彎矩有效轉(zhuǎn)化到縱向壓縮力，合理的改善了載荷的傳力路線，降低了載荷部件安裝位置的響應輸入。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。