[发明专利]一种轻质多功能化夹层结构板及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星用轻质多功能化夹层结构板及其制造方法，属于航天工程技术领域。

背景技术

蜂窝夹层结构是采用碳纤维或玻璃纤维薄板作蒙皮，蜂窝材料做夹芯层的两种结构形式复合起来的一种特殊类型的复合材料，由于其具有重量轻，强度高，刚度大等优点，因此多用作尺寸大、强度要求高的结构件，卫星平台用的结构板是其典型的应用产品之一。传统的结构板是将热管埋入结构板中，实现了机、热的结合，但是考虑到卫星分系统各功能模块在供电、通信、数据存储等方面需求，可将电子系统(包括电缆、接插件等)集成到结构板中，借淘汰电子设备机箱，改变电缆占据大幅操作空间，布线凌乱，总装工作量大等传统卫星结构板电缆连接模式。其具体思路是：将电缆、电路及热管等功能器件集成到航天器结构板中，真正实现航天器结构机-电-热一体化，从而可大幅降低整个航天器的重量，并能扩大航天器内仪器设备的安装空间，从而提高航天器携带更多有效载荷的能力。

中国专利CN102009501B公开了增强型蜂窝夹层结构板及其制造方法，该方法通过纵横增强杆的埋入结构板中，解决了现有技术结构板结构质量相对偏大、结构承载能力相对较弱等不足，但还存在下列不足：

1、纵横增强杆仅作为结构件使用，

2、所涉及的上下面板为T800纤维增强树脂基复合材料面板，

3、所涉及的纵横增强杆是采用铺/缠工艺实现的，成型工艺繁琐且质量重。

发明内容

本发明的目的就为了克服上述传统卫星平台结构板存在的缺陷，而提出的以我国新一代卫星平台背景，提供一种机-电-热一体化的轻质、多功能蜂窝夹层复合材料结构板。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一方面，本发明提供了一种轻质多功能化夹层结构板，其包括上面板、下面板以及设置在所述上面板和下面板之间的多孔芯板，所述上面板上设有若干电连接器，所述多孔芯板内设有若干加强框以及热管，所述加强框内设有电缆，所述电缆与对应的电连接器固定连接。

作为优选方案，所述热管设置于多孔芯板的上壁内侧。

作为优选方案，所述多孔芯板与上面板和下面板之间分别设有上胶膜和下胶膜。

作为优选方案，所述多孔芯板为铝质板。

作为优选方案，所述上面板和下面板的厚度均为0.3～0.5mm，所述上胶膜和下胶膜的厚度均为0.1～0.2mm。

作为优选方案，所述上面板和下面板均为碳纤维复合材料板。

另一方面，本发明还提供了一种制作上述轻质化多孔夹层结构板的方法，其包括如下步骤：

将热管、加强框分别用胶膜粘接在多孔芯板内；

将上面板和下面板分别用胶膜粘接在多孔芯板的上表面和下表面；

加热固化定型；

将电缆由上面板外侧穿入加强框内，在电缆露在上面板外侧的端部上固定连接上电连接器。

作为优选方案，还包括所述上面板和下面板的制作步骤，具体为：采用环氧树脂为树脂基体，碳纤维为增强体，以准各项同性的铺层方式，用单向碳纤维预浸布进行手工铺层，然后进行热压固化，最后通过机械加工得到上面板和下面板。

作为优选方案，所述准各项同性的铺层方式为0°/90°/±45°或0°/±60°。

作为优选方案，还包括所述加强框的制作步骤，具体为：选用碳纤维为增强体，环氧树脂为树脂基体，采用小角度缠绕成型方管或圆管真空条件下热压固化。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明中所提到的碳纤维加强框除了作为结构件，还是功能件中的组成部分，其功能是实现电缆的内部埋置、定位保护等；

2、本发明中的面板为具有高导热功能的高模量复合材料面板，其导热性能可和铝合金相媲美，可以在满足单机导热要求的情况下，进一步降低结构板质量，实现结构-散热功能一体化；

3、本发明中所提到的碳纤维加强框是采用小角度缠绕工艺制造的镂空轻质杆件，成型工艺简单，质量轻，可进一步降低结构板质量；

4、本发明的轻质多功能化夹层结构板可将电子系统集成到航天器支撑结构板中，借以淘汰电子设备机箱以及电缆连接，使星上载荷包括天线、光学相机等的安装空间最大化，卫星整体轻量化、整星总装快速化。

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为本发明的轻质多功能化夹层结构板的剖视图；