一種輕質多功能化夾層結構板及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星用輕質多功能化夾層結構板及其制造方法，屬于航天工程技術領域。
【背景技術】
[0002]蜂窩夾層結構是采用碳纖維或玻璃纖維薄板作蒙皮，蜂窩材料做夾芯層的兩種結構形式復合起來的一種特殊類型的復合材料，由于其具有重量輕，強度高，剛度大等優(yōu)點，因此多用作尺寸大、強度要求高的結構件，衛(wèi)星平臺用的結構板是其典型的應用產品之一。傳統(tǒng)的結構板是將熱管埋入結構板中，實現了機、熱的結合，但是考慮到衛(wèi)星分系統(tǒng)各功能模塊在供電、通信、數據存儲等方面需求，可將電子系統(tǒng)(包括電纜、接插件等)集成到結構板中，借淘汰電子設備機箱，改變電纜占據大幅操作空間，布線凌亂，總裝工作量大等傳統(tǒng)衛(wèi)星結構板電纜連接模式。其具體思路是:將電纜、電路及熱管等功能器件集成到航天器結構板中，真正實現航天器結構機-電-熱一體化，從而可大幅降低整個航天器的重量，并能擴大航天器內儀器設備的安裝空間，從而提高航天器攜帶更多有效載荷的能力。
[0003]中國專利CN102009501B公開了增強型蜂窩夾層結構板及其制造方法，該方法通過縱橫增強桿的埋入結構板中，解決了現有技術結構板結構質量相對偏大、結構承載能力相對較弱等不足，但還存在下列不足:
[0004]1、縱橫增強桿僅作為結構件使用，
[0005]2、所涉及的上下面板為T800纖維增強樹脂基復合材料面板，
[0006]3、所涉及的縱橫增強桿是采用鋪/纏工藝實現的，成型工藝繁瑣且質量重。
【發(fā)明內容】
[0007]本發(fā)明的目的就為了克服上述傳統(tǒng)衛(wèi)星平臺結構板存在的缺陷，而提出的以我國新一代衛(wèi)星平臺背景，提供一種機-電-熱一體化的輕質、多功能蜂窩夾層復合材料結構板。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現的:
[0009]一方面，本發(fā)明提供了一種輕質多功能化夾層結構板，其包括上面板、下面板以及設置在所述上面板和下面板之間的多孔芯板，所述上面板上設有若干電連接器，所述多孔芯板內設有若干加強框以及熱管，所述加強框內設有電纜，所述電纜與對應的電連接器固定連接。
[0010]作為優(yōu)選方案，所述熱管設置于多孔芯板的上壁內側。
[0011]作為優(yōu)選方案，所述多孔芯板與上面板和下面板之間分別設有上膠膜和下膠膜。
[0012]作為優(yōu)選方案，所述多孔芯板為鋁質板。
[0013]作為優(yōu)選方案，所述上面板和下面板的厚度均為0.3?0.5mm，所述上膠膜和下膠膜的厚度均為0.1?0.2mm。
[0014]作為優(yōu)選方案，所述上面板和下面板均為碳纖維復合材料板。
[0015]另一方面，本發(fā)明還提供了一種制作上述輕質化多孔夾層結構板的方法，其包括如下步驟:
[0016]將熱管、加強框分別用膠膜粘接在多孔芯板內；
[0017]將上面板和下面板分別用膠膜粘接在多孔芯板的上表面和下表面；
[0018]加熱固化定型；
[0019]將電纜由上面板外側穿入加強框內，在電纜露在上面板外側的端部上固定連接上電連接器。
[0020]作為優(yōu)選方案，還包括所述上面板和下面板的制作步驟，具體為:采用環(huán)氧樹脂為樹脂基體，碳纖維為增強體，以準各項同性的鋪層方式，用單向碳纖維預浸布進行手工鋪層，然后進行熱壓固化，最后通過機械加工得到上面板和下面板。
[0021]作為優(yōu)選方案，所述準各項同性的鋪層方式為0° /90° /±45°或0° /±60°。
[0022]作為優(yōu)選方案，還包括所述加強框的制作步驟，具體為:選用碳纖維為增強體，環(huán)氧樹脂為樹脂基體，采用小角度纏繞成型方管或圓管真空條件下熱壓固化。
[0023]與現有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0024]1、本發(fā)明中所提到的碳纖維加強框除了作為結構件，還是功能件中的組成部分，其功能是實現電纜的內部埋置、定位保護等；
[0025]2、本發(fā)明中的面板為具有高導熱功能的高模量復合材料面板，其導熱性能可和鋁合金相媲美，可以在滿足單機導熱要求的情況下，進一步降低結構板質量，實現結構-散熱功能一體化；
[0026]3、本發(fā)明中所提到的碳纖維加強框是采用小角度纏繞工藝制造的鏤空輕質桿件，成型工藝簡單，質量輕，可進一步降低結構板質量；
[0027]4、本發(fā)明的輕質多功能化夾層結構板可將電子系統(tǒng)集成到航天器支撐結構板中，借以淘汰電子設備機箱以及電纜連接，使星上載荷包括天線、光學相機等的安裝空間最大化，衛(wèi)星整體輕量化、整星總裝快速化。
【附圖說明】
[0028]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0029]圖1為本發(fā)明的輕質多功能化夾層結構板的剖視圖；
[0030]圖中:11、上面板；12、下面板；2、多孔芯板；3、電連接器；4、加強框；5、熱管；6、電纜；71、上膠膜；72、下膠膜。
【具體實施方式】
[0031]下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0032]本發(fā)明提供的一種輕質化多孔夾層結構板的結構如圖1所示，上面板11和下面板12之間夾設有多孔芯板2，可通過上膠膜71和下膠膜72分別粘接，也可通過其他方式固定連接，上面板上設有兩個電連接器3，多孔芯板2內設有兩個加強框4和一個熱管5，每個加強框4內各裝有一根電纜6，每根電纜6分別與一個電連接器3固定連接。其中，上面板11和下面板12均優(yōu)選用M55J-6K碳纖維/AG80樹脂復合材料板，厚度為0.4mm，多孔芯板2優(yōu)選用LY2Y型鋁蜂窩板，高度為38.9± 1mm，上膠膜71和下膠膜72均選用J78B (環(huán)氧類膠粘劑，產自黑龍江石化研宄院)加強框4優(yōu)選用M55J-6K碳纖維/AG80樹脂復合材料，熱管5優(yōu)選用具有導熱功能的Ω型熱管。
[0033]本發(fā)明中的碳纖維加強框除了作為結構件，還是功能件中的組成部分，可實現電纜的內部埋置、定位保護；面板為具有高導熱功能的高模量復合材料面板，其導熱性能可和鋁合金相媲美，可以在滿足單機導熱要求的情況下，進一步降低結構板質量，實現結構-散熱功能一體化；本發(fā)明所述的輕質多功能蜂窩夾層復合材料結構板將電子系統(tǒng)集成到航天器支撐結構板中，借以淘汰電子設備機箱以及電纜連接，使星上載荷包括天線、光學相機等的安裝空間最大化，衛(wèi)星整體輕量化、整星總裝快速化。
[0034]同時，制作上述輕質化多孔夾層結構板的方法為:
[0035]1、將熱管、兩個加強框分別用膠膜粘接在多孔芯板內；
[0036]2、將上面板和下面板分別用膠膜粘接在多孔芯板的上表面和下表面；
[0037]3、加熱固化定型；
[0038]4、將兩根電纜由上面板外側分別穿入兩個加強框內，在兩根電纜露在上面板外側的端部上分別固定連接上兩個電連接器。
[0039]其中，所述上面板和下面板的制作方法為:采用環(huán)氧樹脂為樹脂基體，碳纖維為增強體，以0° /90° /±45°或0° /±60°等準各項同性鋪層方式，優(yōu)選O° /±60°準各項同性方式，用單向碳纖維預浸布進行手工鋪層，然后用熱壓罐進行加熱加壓固化，最后通過機械加工面板的孔位和外形；所述加強框的制作方法為:選用碳纖維為增強體，環(huán)氧樹脂為樹脂基體，采用小角度纏繞成型方管或圓管，采用真空袋-熱壓罐法固化。
[0040]通過該方法可以做到結構設計的無電纜化和熱控元件的隱身，節(jié)省了航天器內部的空間，同時預埋元件又可以增加衛(wèi)星結構的強度和剛度，減少結構重量10%以上。
[0041]以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質內容。
【主權項】
1.一種輕質多功能化夾層結構板，其特征在于，包括上面板、下面板以及設置在所述上面板和下面板之間的多孔芯板，所述上面板上設有若干電連接器，所述多孔芯板內設有若干加強框以及熱管，所述加強框內設有電纜，所述電纜與對應的電連接器固定連接。
2.如權利要求1所述的一種輕質多功能化夾層結構板，其特征在于，所述熱管設置于多孔芯板的上壁內側。
3.如權利要求1所述的一種輕質多功能化夾層結構板，其特征在于，所述多孔芯板與上面板和下面板之間分別設有上膠膜和下膠膜。
4.如權利要求1或2所述的一種輕質多功能化夾層結構板，其特征在于，所述多孔芯板為鋁質板。
5.如權利要求1或3所述的一種輕質多功能化夾層結構板，其特征在于，所述上面板和下面板的厚度均為0.3?0.5mm，所述上膠膜和下膠膜的厚度均為0.1?0.2mm。
6.如權利要求4所述的一種輕質多功能化夾層結構板，其特征在于，所述上面板和下面板均為碳纖維復合材料板。
7.—種權利要求1所述的一種輕質多功能化夾層結構板的制作方法，其特征在于，包括如下步驟: 將熱管、加強框分別用膠膜粘接在多孔芯板內； 將上面板和下面板分別用膠膜粘接在多孔芯板的上表面和下表面； 加熱固化定型； 將電纜由上面板外側穿入加強框內，在電纜露在上面板外側的端部上固定連接上電連接器。
8.如權利要求7所述的制作方法，其特征在于，還包括所述上面板和下面板的制作步驟，具體為:采用環(huán)氧樹脂為樹脂基體，碳纖維為增強體，以準各項同性的鋪層方式，用單向碳纖維預浸布進行手工鋪層，然后進行熱壓固化，最后通過機械加工得到上面板和下面板。
9.如權利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述準各項同性的鋪層方式為O。/90° /±45° 或 0° /±60°。
10.如權利要求8所述的制作方法，其特征在于，還包括所述加強框的制作步驟，具體為:選用碳纖維為增強體，環(huán)氧樹脂為樹脂基體，采用小角度纏繞成型方管或圓管真空條件下熱壓固化。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輕質多功能化夾層結構板，其包括上面板、下面板以及設置在所述上面板和下面板之間的多孔芯板，所述上面板上設有若干電連接器，所述多孔芯板內設有若干加強框以及一個熱管，所述加強框內各設有一根電纜，所述每根電纜分別與一個電連接器固定連接。本發(fā)明還提供了相應的制作方法。本發(fā)明的輕質多功能化夾層結構板可將電子系統(tǒng)集成到航天器支撐結構板中，借以淘汰電子設備機箱以及電纜連接，使星上載荷包括天線、光學相機等的安裝空間最大化，衛(wèi)星整體輕量化、整星總裝快速化。
【IPC分類】B32B15-20, B32B15-14, B32B3-12, B32B7-12
【公開號】CN104527144
【申請?zhí)枴緾N201410697492
【發(fā)明人】王曉蕾, 左龍彥, 李川, 張毅煒, 楊坤好, 葉周軍, 田杰
【申請人】上海復合材料科技有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月26日