[發(fā)明專利]一種機(jī)熱一體化碳纖維表板蜂窩結(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011009849.7
• 申請(qǐng)日: 2020-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN112249368A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張玲;羅文波;錢志英;白剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部
• 主分類號(hào): B64G1/22
• 分類號(hào): B64G1/22;B64G1/10
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 徐曉艷

本發(fā)明提供了一種機(jī)熱一體化碳纖維表板蜂窩結(jié)構(gòu)，屬于航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。該結(jié)構(gòu)包括上面板、蜂窩芯子、下面板、過渡層和熱管，其中：上面板和下面板采用碳纖維復(fù)合材料制成；上面板、下面板與蜂窩芯子形成蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，熱管以預(yù)埋件的形式預(yù)置在蜂窩夾層結(jié)構(gòu)內(nèi)的蜂窩芯子中，過渡層位于上面板和/或下面板與熱管之間，用于降低預(yù)埋熱管與面板由于熱膨脹不匹配帶來的固化殘余應(yīng)力。本發(fā)明在碳纖維表板與熱管之間增加過渡層、將高模量碳纖維與高強(qiáng)度纖維組合匹配使用的方法，實(shí)現(xiàn)了具有高尺寸穩(wěn)定性的碳纖維蜂窩板預(yù)埋熱管在較寬溫度范圍內(nèi)的工程應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。是一種以碳纖維表板鋁蜂窩板中預(yù)埋熱管為結(jié)構(gòu)構(gòu)型的機(jī)熱一體化設(shè)計(jì)蜂窩結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

當(dāng)前，高精度航天器對(duì)尺寸穩(wěn)定性的需求日益強(qiáng)烈，在保證優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性同時(shí)，具有良好的導(dǎo)熱和散熱特性的機(jī)熱一體化結(jié)構(gòu)在航天器中的重要性也日益明顯。為了滿足航天器熱載荷下的尺寸穩(wěn)定性以及高導(dǎo)熱和散熱需求，需在復(fù)合材料表板的蜂窩板內(nèi)部埋置熱管。

以往預(yù)埋熱管都是在鋁表板蜂窩夾層板中，但是，鋁表板的剛度和抗變形能力較低，無法實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的尺寸穩(wěn)定性功能以及導(dǎo)熱和散熱特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種機(jī)熱一體化碳纖維表板蜂窩結(jié)構(gòu)，在滿足尺寸穩(wěn)定性和高導(dǎo)熱特性的前提下，拓寬了所應(yīng)用產(chǎn)品類型和產(chǎn)品的使用溫度范圍，提高了產(chǎn)品的可靠性。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種機(jī)熱一體化碳纖維表板蜂窩結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括上面板、蜂窩芯子、下面板、過渡層和熱管，其中：上面板和下面板采用碳纖維復(fù)合材料制成；

上面板、下面板與蜂窩芯子形成蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，熱管以預(yù)埋件的形式預(yù)置在蜂窩夾層結(jié)構(gòu)內(nèi)的蜂窩芯子中，過渡層位于上面板和/或下面板與熱管之間，用于降低預(yù)埋熱管與面板由于熱膨脹不匹配帶來的固化殘余應(yīng)力。

優(yōu)選地，所述蜂窩芯子為鋁蜂窩芯，鋁蜂窩芯高度公差根據(jù)熱管配做，使得熱管與鋁蜂窩芯的表面配平，蜂窩板滿足預(yù)設(shè)的平面度要求。

優(yōu)選地，所述碳纖維復(fù)合材料為高模系列碳纖維材料。

優(yōu)選地，所述過渡層采用高強(qiáng)系列碳纖維材料制成。

優(yōu)選地，所述過渡層采用準(zhǔn)各項(xiàng)同性鋪層設(shè)計(jì)或各項(xiàng)同性編織布。

優(yōu)選地，所述熱管包括半埋型熱管和/或全埋熱管。

優(yōu)選地，當(dāng)熱管為半埋熱管時(shí)，熱管一側(cè)增加過渡層與上面板或者下面板接觸。

優(yōu)選地，當(dāng)熱管為全埋熱管時(shí)，熱管兩側(cè)均增加過渡層與上面板和下面板接觸。

優(yōu)選地，所述過渡層由為N層碳布組成，N數(shù)量根據(jù)每層碳布的厚度確定，使得過渡層的總厚度不低于0.8mm。

優(yōu)選地，所述蜂窩板各個(gè)部件采用常溫固化膠固化成型。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)、本發(fā)明通過在碳纖維表板與熱管之間增加過渡層、將高模量碳纖維與高強(qiáng)度纖維組合匹配使用的方法，實(shí)現(xiàn)了具有高尺寸穩(wěn)定性的碳纖維蜂窩板預(yù)埋熱管在較寬溫度范圍內(nèi)的工程應(yīng)用，相比現(xiàn)有技術(shù)中的鋁表板蜂窩板預(yù)埋熱管或普通的碳表板蜂窩板設(shè)計(jì)方法，在滿足尺寸穩(wěn)定性和高導(dǎo)熱特性的的前提下，極大的拓寬了尺寸穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品類型和產(chǎn)品的使用溫度范圍，提高了產(chǎn)品的可靠性。

(2)、本發(fā)明上面板和下面板采用高模系列碳纖維材料，提高了結(jié)構(gòu)剛度和抗變形能力；

(3)、本發(fā)明過渡層采用高強(qiáng)系列碳纖維材料制成，應(yīng)力不匹配得以釋放，以免導(dǎo)致纖維分層脫粘。

附圖說明

圖1為含全埋型熱管的機(jī)熱一體化碳纖維表板蜂窩結(jié)構(gòu)；