[發明專利]航天器用多功能結構電纜及其制備方法

在審

• 申請號: 201710180890.2
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN106848954A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 李東旭;張峰;彭超義;尹昌平;劉望
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: H02G3/04
• 分類號: H02G3/04;H02G3/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 陸薇薇

技術領域

本發明涉及航天器結構設計技術領域，具體涉及一種將結構與電纜融合于一體的航天器用多功能結構電纜及其制備方法。

背景技術

電纜，包括電路電纜(電源線)、數據線、信號線等，大量充斥在航天器結構內部，它們是對系統或功能器件進行供電以及各部件之間進行信號和數據傳輸必不可少的通道。在傳統的航天器設計中，航天器被拆分為結構、推進、控制、電子等分系統，各分系統進行單獨設計、制造，最后組裝在一起，這種分開設計方式帶來的一個主要缺點是，航天器內部充斥著數以千計的獨立電纜線，例如各種電源線以及各種信號線等，以滿足大量電子設備供電以及相互間信息傳輸的需要。現有電纜多帶有厚重的、重量可占到電纜總重一半左右的包裹皮層或保護套，且需要一定數量的零部件或焊點對電纜進行支撐和固定，并帶有相關的電連接器。

現有結構電纜的大量使用帶來了如下問題：

1)在航天器艙體內占據較大的重量和體積，可以說，在傳統設計中，龐大電纜網絡(包括電纜、配電器和電連接器等)的質量可以占到航天器系統總質量的10％～15％；

2)航天器內線路縱橫交錯，連接關系復雜，很容易發生信號竄擾，降低系統可靠性；

3)所需數量多，安裝工作量大，裝配程序較為繁瑣；

4)航天器系統的擴展性差、冗余性差，很難根據需要進行系統重構。

因此，急需發展一種新的結構設計技術，來減少航天器內部復雜的電纜網等冗余物，以克服現有航天器用多功能結構電纜的不足。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供的航天器用多功能結構電纜大大減少了傳統電纜的寄生質量和消極體積，有效提高了航天器的有效載荷比。

本發明的一方面提供了一種航天器用多功能結構電纜及其制備方法，包括用于支持容納電纜的基體、封裝板和電纜，封裝板密封設置于基體上，電纜容納于封裝板與基體之間并嵌入鋪設于基體內；

基體為PMI泡沫夾層復合材料，PMI泡沫夾層復合材料包括碳/環氧復合材料和夾設于碳/環氧復合材料之間的PMI泡沫芯材。

進一步地，基體上設置有多個電纜鋪設槽，電纜鋪設槽的寬度和深度大于電纜的直徑1～2mm。

進一步地，電纜鋪設槽內填涂有用于固定電纜的GD414硅橡膠。

進一步地，基體內間隔設置多個器件安裝槽。

進一步地，電纜鋪設槽與器件安裝槽相連通。

進一步地，電纜鋪設槽的開口端設置于基體的側壁上。

本發明的一方面提供了一種如上述航天器用多功能結構電纜的制備方法，包括以下步驟：

1)在基體上根據線路優化設計開設電纜鋪設槽和器件安裝槽；

2)將電纜嵌入電鋪設槽內，并在器件安裝槽處預留電纜出口，在基體的一側的預留電纜接入口；

3)在所述電纜鋪設槽內填涂GD414硅橡膠，采用封裝板對基體進行封裝，對所述基體進行硅膠固化處理，得到所述航天器用多功能結構電纜。

進一步地，硅膠固化處理條件為：升溫速率3℃/min～5℃/min，升溫至65℃～75℃下進行固化處理10小時～12小時。

本發明的有益效果：

本發明提供的航天器用多功能結構電纜，根據航天復合材料結構的可設計性，將航天器中所需電路的電纜、數據線、信號線以及其它纜線和管路整齊的規劃排布在航天器用復合材料中，所得電纜既不喪失航天器原有復合材料結構應有的承載功能，同時使得該復合材料又具備電纜所具有的導電、信息傳輸等功能。

本發明提供的航天器用多功能結構電纜，通過去掉普通電纜的包裹皮層、保護套以及相關的支撐和固定零部件，并采用復合材料結構對電纜進行封裝、保護、支撐和固定，顯著地減輕了普通電纜的重量(最大可使航天器內部電纜的重量下降50％以上)，同時基本上釋放了傳統電纜所占據的空間。因此，本發明大幅消除了電纜的贅重和消極體積，大大提高了航天器的靈活性和可靠性，有利于增加航天器的有效載荷比。

附圖說明

圖1是本發明提供的航天器用多功能結構電纜的立體示意圖。

圖2是本發明提供的航天器用多功能結構電纜的俯視示意圖。

圖3是本發明優選實施例中PMI泡沫夾層復合材料剖面結構示意圖。

圖例說明：1、電纜鋪設槽；2、基體；31、鋰離子蓄電池組；32、電源控制模塊；33、用電元器件；4、碳/環氧復合材料；5、PMI泡沫芯材。

具體實施方式