复合材料在长焦距空间光学遥感器上的应用

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1、V01．23No．1航天器工程第23卷第1期!；墨里垒堡垦堡垦垒!!兰盟鱼!堕垦兰垦!盟鱼!!!!生!旦复合材料在长焦距空间光学遥感器上的应用吴俊宋志清毛建杰(北京空间机电研究所，北京100094)摘要对碳纤维增强聚合材料(CFRP)和碳化硅颗粒增强铝基(SiCp／A1)复合材料在空间光学遥感器的应用进行了介绍，并以某长焦距空间光学遥感器的主支撑结构为例，对应用不同材料时遥感器的质量、固有频率、热位移等进行了研究。研究结果表明：应用复合材料能够使主支撑结构质量降为278kg，从而降低发射成本；结构具有较大的刚度，固有频率为156．09Hz，满足设计指标；可

2、以更加有效控制结构热变形引起的光学元件刚体位移，提高成像品质。文章对复合材料更好地应用于长焦距空间光学遥感器，具有一定的参考价值。关键词长焦距空间光学遥感器；碳纤维增强聚合材料；碳化硅颗粒增强铝基复合材料中图分类号：V257文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2014．01．005ApplicationofCompositeMaterialsinLong-focusSpaceOpticalRemoteSensorWUJunSONGZhiqingMAOJianjie(BeijingInstituteofSpaceMecha

3、nics&Electricity。Beijing100094。China)Abstract：ThispaperdiscussestheapplicationofCFRP(carbonfiberreinforcedpolymer)andSiCp／A1compositematerialsinspaceopticalremotesensor．Takingmainsupportingstructureofalong—focusspaceopticalremotesensorasanexample，thispaperstudiestheweight，naturalf

4、requencyandthermaldisplacementofsensorwhendifferentmaterialsareused．Theresultsshowthatthecompositematerialsarehelpfultodecreasetheweightofthemainsupportingstruc—tureto278kg，therebycuttingdownthelaunchcost．Withhighstiffnessandnaturalfrequencyof156．09Hz，thestructuremeetsthedesignspe

5、cificationsandcancontrolmoreeffectivelytheopti—calelementrigidbodydisplacementcausedbythermaldeformationtoimprovetheimagequality．Thispaperhasareferencevaluefortheapplicationofcompositematerialsinlong—focusspaceopticalremotesensor．Keywords：long—focusspaceopticalremotesensor；CFRP；Si

6、Cp／A1compositematerial引言近年来，小质量、高刚度和高强度的复合材料，因优异的性能及关键制备技术的研究深入，已广泛应用于航天器本体结构、天线结构和太阳翼等，对各类航天器结构质量的减小和性能的改善发挥了显著作用，产生了巨大的效益。收稿日期：2012一11—13：修回日期：2013一10—24基金项目：国家重大航天工程作者简介：吴俊，男，硕士，从事空间光学遥感器光机结构设计工作。Email：395445205@qq．com。第1期吴俊等：复合材料在长焦距空间光学遥感器上的应用在空间遥感领域，遥感卫星的空间分辨率要求不断提高[1]，需要加长光

7、学系统的焦距[2]，这势必扩大空间光学遥感器的总体结构尺寸，对控制遥感器的质量增长提出更高的要求。同时，保证整机及其组件在动力学环境中能够正常工作，不产生残余变形并保持遥感器良好的光学性能，要求遥感器各光学组件结构具有足够高的强度和刚度。另外，空间光学遥感器在轨运行时所处的热环境与地面热环境差异很大，使用环境温度变化会使其产生一定程度的热变形，最终对遥感器的光学性能产生不利影响，这就要求遥感器结构具有较好的温度适应性[3]。而对于长焦距空间光学遥感器，传统金属材料越发不能满足遥感器系统的轻量化、抗力学环境性能和热稳定性等技术要求。因此，要寻找适合于长焦距空

8、间光学遥感器应用的新材料。本文通过对应用几种复合材料和传统金属材料