一种全复合材料卫星天线承力筒的研制.pdf

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1、第36卷第2期航天返回与遥感2015年4月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING83一种全复合材料卫星天线承力筒的研制廖英强曾金芳（西安航天复合材料研究所，西安710025）摘要针对卫星天线承力筒轻质、高轴向模量、低轴向热膨胀的需求，文章开展了承力筒总体成型方案设计、材料基础热力学性能测试及产品试制等工作，并通过了实验考核。结果表明：对于材料的热力学性能，按经纬向比例1︰2编织的M40J炭布层压板在常温下纬向拉伸模量为118GPa，纬向拉伸61强度为771MPa；在(190~150)℃范围内，纬向热膨胀系数为(0.3

2、~1.4)×10℃，经向热膨胀系数为61(0.3~5.3)×10℃。该复合材料承力筒比铝质承力筒质量减少40%以上。复合材料承力筒经过(170~120)℃/24h、6.5个循环的高低温循环实验考核，产品无残余变形，内部未出现开裂、分层等现象。关键词天线承力筒全复合材料碳纤维卫星中图分类号:P236文献标志码:A文章编号:1009-8518(2015)02-0083-06DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2015.02.012DevelopmentofAll-compositeBearingCylinderforSate

3、lliteAntennaLIAOYingqiangZENGJinfang（Xi’anAerospaceCompositesResearchInstitute,Xi’an710025,China）AbstractAccordingtothedemandsoflight-weight,highaxialmodulusandlowaxialthermalexpansion,ageneralprocessprojectdesign,thermodynamicspropertiestestofmaterial,andproductmanufacturehav

4、ebeencarriedout.Andtheproducthasbeencheckedthroughexperiment.Asaresult,wegetthefollowingthermodynamicpropertiesofmaterial.WithregardtoM40Jcarbonclothlaminatethatisbraidedas1︰2proportioninwarpandweftdirections,thetensionmodulusandstrengthare118GPaand771MPainweft61directioninr

5、oomtemperaturerespectively;thermalexpansioncoefficientsarebetween0.3×10℃and6161611.4×10℃respectivelydirectionandbetween0.3×10℃and5.3×10℃inwarpdirectionin(190~150)℃,respectively.All-compositebearingcylinderislighterabove40%thanaluminumbearingcylinder.Thebearingcylinderex

6、periencedthehigh&lowtemperatureexperimentwiththeconditionsof(170~120)℃/24hand6.5cycles.Intheend,theproducthasnoresidualdeformation,nocrackingandnodelamination.Keywordssatelliteantennabearingcylinder;all-composite;carbonfiber;satellite0引言随着卫星、飞船等航天器制造技术的快速发展，大型及微小型卫星公用平台技术、新型航

7、天器有效载荷技术，均对航天器结构材料的质量、力学性能、物理性能、空间环境等方面提出更高的要求：1）轻质化，尽量降低航天器的结构质量比例，提高有效载荷质量；2）高强、高模、延伸性好，提高结构的自振频率和稳定性；3）在空间温度变化条件下保持尺寸稳定，具有较小的线膨胀系数；4）材料具有抗辐收稿日期：2014-12-2384航天返回与遥感2015年第36卷[1-2]照、抗老化等良好的空间环境稳定性。20世纪80年代日本成功开发出MJ系列高模量碳纤维，该类碳纤维具有较高的模量，同时具有高的[3-5]拉伸强度、压缩强度和断裂延伸率。PAN基高模量碳纤维复合材料

8、的比强度、比模量高，热膨胀系[6-9]数低，尺寸稳定性好，导热性好，适用于人造卫星的承力结构、太阳能电池板、天线等部位。使