航天科技五院529厂成功研制4种碳-碳复合材料结构产品

文章来源:中国航天报 发布时间:2016-10-27

日前,经过一年多的刻苦攻关,中国航天科技集团公司五院529厂研发团队成功开发出4种高稳定、高精度的碳-碳复合材料结构产品。

这种“双高”碳-碳复合材料夹层结构属国内首创,技术达到国内领先、国际先进水平,为未来高精度航天器研制突破了材料瓶颈。

高稳定、高精度复合材料是轻质、高精度航天器结构的重要发展方向。传统的航天器结构多采用铝蜂窝芯或纸蜂窝芯的夹层结构。但这些结构不能满足未来高精度航天器对零膨胀、高尺寸稳定性和高精度的要求。

例如,星敏感器是卫星姿态控制分系统的重要仪器,为保证卫星的姿控精度,必须给星敏感器提供高精度、高稳定的平台。若采用金属结构或传统复合材料结构,在太空冷热交变环境中,支架很容易产生热变形,从而影响星敏感器指向。采用这种碳-碳复合材料结构则能满足高稳定、高精度的要求,进而保证卫星的姿控精度。

美国和西欧国家自上世纪90年代起开始研究零膨胀、高稳定、高精度的航天器复合材料结构。目前,欧空局在已开展的科研项目——太阳轨道器、欧几里得探测器、柏拉图太空望远镜等航天器上均装载了多个高精度光学仪器和探测设备,且都采用了类似的高精度、高稳定轻质材料结构平台。

近年来,我国遥感卫星、空间探测器等高精度航天器飞速发展,对这种“双高”复材结构提出越来越迫切的需求。作为国内宇航复合材料的先行者,529厂结合型号研制、预先研究工作,与兄弟单位合作开展了相关研究。

在碳-碳复合材料结构研制过程中,该厂研发团队充分利用多学科优势,结合材料、纺织、化学、机械等专业知识,攻克了多项关键技术瓶颈,为产品研制铺平了道路。同时提升了先进复合材料结构的研发能力,其中多项技术成果将在后续型号研制中应用。

该厂在国内首次研发出的4种高稳定、高精度碳-碳复合材料夹层结构分别是碳波纹蜂窝芯/碳面板复合材料、碳格栅芯/碳面板复合材料、碳六边形蜂窝芯/碳面板复合材料和三维整体间隔夹层碳-碳复合材料。

这4种结构均为全碳复合材料,热膨胀系数低、热变形小,满足高稳定、高精度的要求;同时,这4种结构均为夹层结构,满足了高刚度和轻质的要求。此外,这4种“双高”碳-碳夹层复合材料结构均具有可设计性,可根据结构的力学性能和热性能要求进行详细设计,为设计师提供充分的设计空间。

529厂对这4种高稳定、高精度的碳-碳夹层结构复合材料拥有完全的自主知识产权。后续,该厂还将就制造大尺寸复合材料结构产品及提高工艺稳定性开展进一步研究,并加强相关技术的推广应用,为航天器超静、超稳结构研制奠定扎实的技术基础。(马立)