[发明专利]一种卫星用轻质复合材料动量飞轮及其制备方法

权利要求书

1.一种卫星用轻质复合材料动量飞轮，其特征在于，所述飞轮由内至外依次包括轮毂、轮辐和轮缘；所述轮毂与轮辐接合的外围周边开设连接凹槽，中间设有中心孔，凹槽与中心孔之间设有多个安装孔；所述轮辐包括外辐圈、辐条、内辐圈，外辐圈与轮缘接合，内辐圈与轮毂接合，内辐圈开设有连接凸起；所述轮缘内侧面设有环形凸起；轮毂和轮辐通过凹槽与凸起结构以啮合、共固化方式连接；外辐圈通过胶接、紧配与外侧的轮缘连接，轮辐的底部位于轮缘内侧的环形凸起上。

2.根据权利要求1所述的卫星用轻质复合材料动量飞轮，其特征在于，所述轮毂的材质为铝合金，轮辐的材质为碳纤维复合材料，轮缘的材质为不锈钢。

3.根据权利要求1所述的卫星用轻质复合材料动量飞轮，其特征在于，所述凹槽呈梯形；所述凸起呈梯形；梯形的凹槽与梯形的凸起结构契合。

4.根据权利要求1所述的卫星用轻质复合材料动量飞轮，其特征在于，所述辐条的垂直于径向的截面为矩形；所述辐条数量为5～10根。

5.根据权利要求1所述的卫星用轻质复合材料动量飞轮，其特征在于，所述轮毂、轮辐与飞轮的半径比为4:5:6。

6.根据权利要求1所述的卫星用轻质复合材料动量飞轮，其特征在于，所述轮缘内侧设置的环形凸起高度为轮缘厚度的1/2～3/4。

7.一种根据权利要求1～6所述的卫星用轻质复合材料动量飞轮的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

步骤一、制备碳纤维环氧树脂预浸料，裁剪成轮辐预浸料；

步骤二、将步骤一所得轮辐预浸料铺覆成轮辐的形状，与制备好的铝合金轮毂和轮缘一同放置在多向均压的模具中，通过模具定位系统调整各个部件的位置；

步骤三、将模具加热至80～120℃左右保温0.5h，缓慢加压至0.1～0.3MPa，释放压力，然后将压力升高到0.6～1.2MPa，同时升温至180℃，固化3～6h，使得轮毂、轮辐和轮缘共固化成一体。

8.根据权利要求7所述的卫星用轻质复合材料动量飞轮的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述预浸料铺覆成轮辐的形状中，与轮毂接触的辐条采用T300/环氧树脂预浸布逐层铺覆制备，铺层角度为[0/45/45/90]n；与轮缘接触的辐圈采用T700/环氧树脂预浸布铺覆，铺层角度为0度。

9.根据权利要求7所述的卫星用轻质复合材料动量飞轮的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述轮辐预浸料包括两个不同尺寸，较大尺寸的轮辐预浸料与外辐圈穿插铺层，较小尺寸的轮辐预浸料位于穿插铺层之间；较小尺寸轮辐预浸料是用来保证轮辐的最终外形，较大尺寸轮辐预浸料用来与外辐圈进行穿插铺层，保证辐条与外辐圈的连接强度。

10.根据权利要求7所述的卫星用轻质复合材料动量飞轮的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述轮缘的内侧面在使用前进行粗糙化处理。