空间遥感器复合材料主承力相机底板研制技术

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1、设计·工艺2017年6月第3期空间遥感器复合材料主承力相机底板研制技术宁晓周黄云孙东华房海军（北京空间机电研究所，北京100076）摘要：碳纤维复合材料因其质量轻、比强度和比刚度高等优点，越来越多地应用到航天器结构上。碳面板/铝蜂窝夹层结构板因刚度不足而难以在空间光学遥感器上广泛应用。通过优化设计，合理布局，研制出整体成型的碳纤维加强框架，提升普通蜂窝夹层结构底板的力学性能，研究证明，该相机底板能够大幅提高普通蜂窝夹层板的结构刚度和强度，可以作为空间光学遥感器的主承力底板，对类似结构的研制也具有一定的参考价值。关键词：遥感相机；复合材料底板；结构分析；加强框架StudyonCo

2、mpositeMaterialMainForceBaseplateinSpaceRemoteSensorNingXiaozhouHuangYunSunDonghuaFangHaijun(BeijingInstituteofSpaceMechanics＆Electricity,Beijing100076)Abstract：Carbonfiberreinforcedcomposites(CFRP)havebeenwidelyusedinspacecraftstructuresduetotheiradvantagessuchaslightweight,highspecificstre

3、ngthandhighspecificstiffness.Itisdifficulttobewidelyusedinspaceopticalremotesensorbecauseofthelackofrigidityofcarbon/aluminumhoneycombsandwichpanels.Inthispaper,thewholeformingcarbonfiberreinforcedframeisdevelopedthroughtheoptimizationdesignandreasonablelayouttoimprovethemechanicalproperties

4、ofthecommonaluminumhoneycombsandwichstructurewithcarbonfiberpanel.Theresearchresultsshowthatthenewbaseplateofthecameracangreatlyimprovethestiffnessandstrengthofthecommoncamerabaseplate,andithassomereferencevalueforthedevelopmentoftheremotesensingcamerabaseplate.Keywords：opticsalremotesensor；

5、compositematerialbaseplate；structuralanalysis；reinforcedframe1引言维-铝蜂窝夹层结构板刚度和强度较低，尚不满足产品力学性能要求。根据相机设备安装位置，不断优化设由于空间光学遥感相机的轻量化及结构热稳定性计，合理增加传力路径，本文研制出整体成型的几子要求，使得传统的金属材料底板难以作为首选方案。型碳纤维加强框架，并将其镶嵌在普通的碳纤维-铝蜂高模量碳纤维复合材料具有密度低、比模量和比强度窝夹层结构板中，该方案能够大幅度提高普通蜂窝夹高、热膨胀系数低、性能可设计性、成型工艺性能好层结构板的刚度和强度，可以满足遥感相机对底

6、板的以及其它一些比传统金属材料优越的抗化学腐蚀性、严苛力学要求，作为空间光学遥感器主承力相机底板。抗疲劳性、振动阻尼性能等特点，近年来受到遥感器设计师们的青睐。某型号光学遥感相机底板需要安装2结构方案选择众多相机设备，且结构稳定性及力学性能要求高，本文拟采用碳纤维-铝蜂窝夹层结构形式，但普通的碳纤为保证成像质量，空间光学遥感相机对承载的相作者简介：宁晓周（1985），工程师，工程力学专业；研究方向：复合材料结构设计及成型工艺研究。收稿日期：2017-05-044设计·工艺航天制造技术机底板有很高的强度和刚度要求。某空间光学遥感相纤维几字形加强框架来提高相机底板力学性能，研究机对

7、其安装底板性能指标要求如下：结构包络尺寸证明，该类型遥感相机底板能够解决普通蜂窝夹层结(1200±0.5)mm×(1100±0.5)mm×(50±0.5)mm；相机底板构刚度不足的问题，且各项力学性能指标均优于普通总质量≤20kg；在安装所有遥感设备状态下，相机承蜂窝夹层结构板，可作为各型号遥感相机主承力底板。力底板基频≥80Hz；遥感设备安装面平面度优于2.1普通蜂窝加层结构模型0.05mm，所有安装孔位置精度优于Φ0.15mm；相机底通过有限元分析软件MSC.Patran建立普通的碳纤-