[发明专利]高承载能力内埋框架复合材料结构板

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料结构板，具体地，涉及一种高承载能力内埋框架复合材料结构板。

背景技术

铝蜂窝夹层结构板是人造卫星结构上的常用结构，通常作为主要承力部件，用以安装星上单机、载荷等仪器设备。内埋框架可以进一步提高其承载能力，使得整板具有更高的强度、刚度。

以往的铝蜂窝夹层结构板其内埋框架多采用金属材料。在获得足够承载能力的同时重量较大，无法同时满足卫星结构轻量化，比刚度高、比强度高的要求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高承载能力内埋框架复合材料结构板。

根据本发明的一个方面，提供一种高承载能力内埋框架复合材料结构板，包括：碳纤维内埋框架、外蒙皮、铝蜂窝芯子和金属埋件，碳纤维内埋框架包括设置有镂空部、横截面呈U形凹槽的框架和加强筋，加强筋与框架连接，铝蜂窝芯子连接至镂空部，金属埋件嵌入U形凹槽内，外蒙皮分别设置在碳纤维内埋框架上、下两侧，与碳纤维内埋框架胶结连接。

优选地，碳纤维内埋框架采用T800/Ag-80碳纤维材料制成。

优选地，碳纤维内埋框架最大包络2909mm×1680mm。

优选地，外蒙皮采用M55J/Ag-80碳纤维材料制成。

优选地，外蒙皮铺设层数为四层，上下各两层，单层厚度0.1mm。

优选地，外蒙皮的各层采用[0°/45°/90°/-45°]的准各向同性铺层。

优选地，铝蜂窝芯子采用5A02H材料制成。

优选地，铝蜂窝芯子为厚度0.04mm,边长5mm的正六边形有孔耐久蜂窝。

优选地，金属埋件上设置有螺纹孔或阶梯孔。

优选地，金属埋件为镁合金埋件。

本发明的高承载能力内埋框架复合材料结构板，其内埋框架及外蒙皮均采用碳纤维材料，根据实际工艺情况，通过对框架结构截面的U形凹槽设计，将铝蜂窝内嵌入框架镂空部分，将镁合金埋件内嵌入框架凹槽内，克服了以往大跨度、复杂构型复合材料难以整体成型的问题。本发明的复合材料结构板其重量为同等承载能力金属结构板的65%，具有更高的比刚度、比强度。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明因其重量轻、承载能力强的优点，解决了大容量贮箱的安装和支承问题、航天器用高承载能力结构板的轻量化问题，以及结构板内各部件的连接问题。本发明对于人造卫星等航天器减轻结构重量，提高结构的比刚度和比强度，提升结构综合性能有良好效果。本发明的广泛应用能够取得降低发射成本、提高航天器携带大容量贮箱的能力，以及提高航天器性能等有益效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明高承载能力内埋框架复合材料结构板的结构示意图；

图2为本发明高承载能力内埋框架复合材料结构板的结构透视图；

图3为本发明实施例的碳纤维内埋框架的结构示意图；

图4为图3中A部的局部放大图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

请参阅图1至图4，一种高承载能力内埋框架复合材料结构板，包括：碳纤维内埋框架1、外蒙皮2、铝蜂窝芯子3和金属埋件4，碳纤维内埋框架1包括设置有镂空部、横截面呈U形凹槽的框架和加强筋5，加强筋5与框架连接，铝蜂窝芯子3连接至镂空部，金属埋件5嵌入U形凹槽内，外蒙皮2分别设置在碳纤维内埋框架1的上、下两侧，与碳纤维内埋框架1胶结连接。

具体地，碳纤维内埋框架1采用T800/Ag-80碳纤维材料制成，最大包络2909mm×1680mm，跨度大。

进一步地，外蒙皮2采用M55J/Ag-80碳纤维材料制成，其纤维方向弹性模量可达到280GPa，铺设层数为四层，上下面铺层相同，单层厚度0.1mm，采用[0°/45°/90°/-45°]的准各向同性铺层，以保证蒙皮各个方向性能的均衡。