树脂基复合材料在卫星结构中的应用研究

姜姗,曲广岩,周秀燕,宋良来,荆佳奇(哈尔滨玻璃钢研究院有限公司)
摘要:本文系统综述了树脂基复合材料在卫星结构中的应用情况。首先,阐述了复合材料凭借高比强度、比刚度、可设计性及优异的空间环境适应性在解决卫星“减重增载”矛盾中的核心价值。继而,分析了碳纤维、芳纶纤维和玻璃纤维等增强体,环氧树脂、氰酸酯树脂、聚酰亚胺树脂和热塑性树脂等基体的性能特点,及其在卫星主承力结构、热防护系统、高精度部件和电子功能组件中的应用。随后,探讨了桁架框架、蜂窝夹层、工字梁、波纹壳/承力筒为代表的典型复合材料结构形式。最后,指出了在材料环境适应性、设计仿真精度、制造工艺控制与成本方面面临的挑战,并对树脂基复合材料在卫星结构中的应用趋势进行了展望。
关键词:卫星结构;复合材料;树脂;轻量化

目录介绍

1 引言

2 卫星结构件上的纤维种类

2.1 碳纤维

2.2 芳纶纤维

2.3 玻璃纤维

3 卫星结构件上的树脂种类

3.1 环氧树脂

3.2 氰酸酯树脂

3.3 聚酰亚胺树脂

3.4 热塑性树脂

4 卫星上的典型复材结构

4.1 桁架及框架结构

4.2 蜂窝夹层结构

4.3 工字梁结构

4.4 其他结构

5 发展挑战和未来方向

5.1 发展挑战

(1) 空间环境适应性

(2) 制造与维护瓶颈

(3) 可持续发展差距

5.2 未来方向

(1) 材料创新

(2) 智能制造与先进工艺

(3) 多功能集成

(4) 绿色可持续发展


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