碳纤维复合材料在航空航天上的应用应该算是它最为出名的一种了，飞机、航天器和卫星上多多少少都会有它的身影。我国的卫星事业发展经历多重坎坷才有了今天的模样，来看看碳纤维材料在我国卫星应用上的一些尘封旧事吧。
 
我国碳纤维材料卫星应用的一些尘封往事
 
    东方红卫星是我们旧时的记忆
 
    东方红卫星是我们很多人儿时的记忆，尤其是70后、80后的人。东方红1号卫星于970年4月24日发射，至今还在运转。不过东方红1号卫星上并没有碳纤维复合材料，我国的碳纤维产业起步于1965年后，比较晚，第一代卫星没能赶上。
 
    而东方红2号的喇叭天线支撑筒和消旋支架就用上了碳纤维复合材料，从1984年开始，后续的东方红卫星上多多少少都有碳纤维的身影。碳纤维复合材料具有重量轻和强度高的优势，可以有效帮助降低卫星的总体重量，减轻发射难度，节省成本。
 
我国碳纤维材料卫星应用的一些尘封往事
 
    我国碳纤维材料卫星应用的4个主要方向
 
    1、碳纤维波纹壳：直径为920mm，结构高度为235mm，由4块梯形波纹结构件和上、下框组装胶粘而成。每块结构件为33个波纹，采用高模量碳纤维环氧预浸料，按±45°、0°和±45°铺叠而成。该壳与国外E公司的碳纤维波纹壳相比，轴向压缩临界应力提高19%，压缩弹性模量提高26%；与国内TA3钛合金波纹壳相比，在等质量下承载能力提高90%。
 
    2、碳纤维双峰波纹承力筒：质量为25kg，是国内早期卫星上最大的碳纤维复合材料主承力结构件。该产品的结构高度为1983mm，筒体由48个双曲组合高效波纹(双峰波纹)构成封闭型筒形结构，上段为直形筒体，内径1088mm；下段为锥形筒体，大端的内径为1166mm；筒体外部加强件由端框、隔框、长桁和支撑件组成；结构各部分厚度不等，最薄为0.32mm，最厚为5.5mm，是一个变厚度薄壁整体结构件。结构各要素全部采用高模量碳纤维复合材料制造，采用3向整体成型工艺，将各加强件与筒体一次完成固化。制造技术最难点就在于不但要使框、长桁和各类支撑件共400多个坯件与筒体一次成型完成固化，还应保证整体和各局部的尺寸精度。该产品已经通过了一系列使用条件考核，于1994年和1997年2次发射升空，通过了飞行考验，结构质量比铝合金件轻65%，获得显著的结构效益。
 
    3、碳纤维蒙皮：碳纤维复合材料与铝合金混合型加筋结构采用高模量碳纤维复合材料制成蒙皮、纵向帽形桁条、异型框，用铝合金制成上、下端框和各种接头，用粘接法将这些零件组装成产品。研制出结构高度分别为1300mm、1620mm,内径为1187.6mm2种加筋壳，均通过了使用条件试验,并用在相关卫星上。
 
    4、碳纤维复合材料面板蜂窝夹层结构：该夹层结构具有质量轻，高的弯曲刚度，良好的气密性和隔热性，可制成整体结构，减少装配工作量，由于具有诸多优越性，从而在国内卫星结构中获得广泛的应用。东方红2号通信广播卫星上，蜂窝夹层结构主要用于太阳能电池圆柱壳和抛物面反射器。而东方红3号通信广播卫星大量应用蜂窝夹层结构件，如能源系统的太阳电池阵,有6块1720mm×2220mm碳纤维网格面板铝蜂窝夹层结构件，通信系统的双栅抛物面天线反射器，结构系统应用大小不等的20块碳纤维面板铝蜂窝夹层结构。在资源卫星和其它应用技术卫星上，夹层结构的用量比东方红3号还多。夹层结构件在整星结构中占有很大比例，减小了卫星结构质量，增加了有效载荷。
 
我国碳纤维材料卫星应用的一些尘封往事
 
    东方红系列卫星上承载了国人探索太空的梦想，也是保卫我们通信安全的屏障，是无数科研人员用生命在守护的壁垒。如今我们已经组件了自己的北斗卫星系统，不用再担心被断网了。碳纤维复合材料也从卫星应用，逐渐走向更多的航天设备上，我们的目标是星辰大海，而碳纤维就是实现这个目标的重要助力。
 
    文章转载说明：本文由智上新材料整理编辑发布，版权所有，未经允许不得转载。