卫星结构中的非金属材料.pdf

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1、上海航天2004年第3期AEROSPACESHANGHAI39文章编号:10061630(2004)03003905卫星结构中的非金属材料陈树海(上海卫星工程研究所,上海200240)摘要:介绍了各种复合材料、胶粘剂、高分子材料和工业陶瓷等非金属材料的性能及其在卫星结构中的应用情况。强调了非金属材料在提高卫星性能、减轻卫星结构质量,以及增大卫星有效载荷方面的作用。最后指出了卫星结构材料高性能、多功能、复合化、智能化、低成本以及高环境相容性的发展趋势。关键词:卫星结构;非金属材料;复合材料;胶粘剂;橡胶;工程塑料;工业陶瓷;功能材料中图分类号:V

2、25;TB32;TB33;TB34文献标识码:ANonmetalMaterialsinSatelliteStructureCHENShuhai(ShanghaiInstituteofSatelliteEngineering,Shanghai200240,China)Abstract:Thefeatureandapplicationinsatellitestructureofnonmetalmaterialssuchascomposite,adhesiveagent,highpolymerandindustrialceramicwereintroducedinthispap

3、er.Thefunctionsofnonmetalmaterialstoimprovetheparametersofsatellite,reducethemassofsatellitestructureandincreasetheeffectivepayloadofsatellitewerestressed.Atlast,thedevelopmenttrendofhighperformance,multifunction,composite,intelligent,lowcostandhighenvironmentcompatibilityforsatellitestruct

4、urematerialswereputforward.Keywords:Satellitestructure;Nonmetalmaterials;Composite;Adhesiveagent;Rubber;Engineeringplastic;Industrialceramic;Functionalmaterials0引言较高的比热容和热导率。但有时因热控需要,要求就卫星结构设计而言,以最小的质量获得高稳结构兼有隔热作用,此时就应采用热导率低的材料。长期以来,卫星结构材料以金属为主。近年来,定可靠的结构是一项富有挑战性的任务。为实现这随着新材料工业的不断发展,各种非金属材料

5、如复个目标,除了采用最优的卫星结构形式以外,合理选合材料、高分子合成材料、无机陶瓷以及其他功能材材也非常重要。料等,在航天产品上得到了越来越广泛的应用,卫星卫星结构对材料性能的要求,首先是质量轻、密结构材料的选择范围日趋宽广。度低;其次是强度高、模量高、延性好,即比模量和比现代大容量卫星星体结构庞大,以先进复合材强度高;此外材料应具有低的热膨胀系数、耐超高温料替代传统金属材料,可以进一步减轻结构质量,增和超低温能力,以及良好的空间环境稳定性、材料真加有效载荷。为此,本文对卫星结构中常用的非金空出气要求和制造工艺性能等。属材料作了介绍。不同结构对材料物理性能的要求各不相同。如需在

6、空间温度变化条件下保持尺寸稳定的结构,其材料应具有较小的热膨胀系数。为使结构的温度分1复合材料布比较均匀,避免温度应力或变形,一般要求材料有复合材料是用适当的工艺方法将两种或多种性质不同的材料复合而成的新材料。它们是通过选择不同的增强材料和基体,进行合理的性能设计,再采收稿日期:20030305;修回日期:20030809用多种特殊的工艺使其复合或交叉结合而制造出来作者简介:陈树海(1976),男,工程师,主要从事卫星结构设计与研究。的。复合材料具有比单一材料更为优良的性能,其上海航天40AEROSPACESHANGHAI2004年第3期性能

7、指标往往超过各组成材料的性能。复合已成为1.2典型复合材料[1]改善材料性能的重要手段。复合材料种类繁多,按结构特点可分为纤维、细粒和层叠等多种。细粒复合材料由颗粒与基体组1.1性能成,如在连续的树脂基体中均匀分布独立的金属粉为实现卫星的长寿命、高可靠和多功能,卫星结或陶瓷粉颗粒;层叠复合材料由两种或多种材料层构采用了多种功能材料。由于复合材料具有可设计合而成,如金属表面覆盖一层塑料或陶瓷层;纤维复性,易于实现结构承载和功能一体化,因此出现了许合材料以纤维为增强材料,树脂、橡胶和金属等作

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