[发明专利]航天器用多功能结构电缆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及航天器结构设计技术领域，具体涉及一种将结构与电缆融合于一体的航天器用多功能结构电缆及其制备方法。

背景技术

电缆，包括电路电缆(电源线)、数据线、信号线等，大量充斥在航天器结构内部，它们是对系统或功能器件进行供电以及各部件之间进行信号和数据传输必不可少的通道。在传统的航天器设计中，航天器被拆分为结构、推进、控制、电子等分系统，各分系统进行单独设计、制造，最后组装在一起，这种分开设计方式带来的一个主要缺点是，航天器内部充斥着数以千计的独立电缆线，例如各种电源线以及各种信号线等，以满足大量电子设备供电以及相互间信息传输的需要。现有电缆多带有厚重的、重量可占到电缆总重一半左右的包裹皮层或保护套，且需要一定数量的零部件或焊点对电缆进行支撑和固定，并带有相关的电连接器。

现有结构电缆的大量使用带来了如下问题：

1)在航天器舱体内占据较大的重量和体积，可以说，在传统设计中，庞大电缆网络(包括电缆、配电器和电连接器等)的质量可以占到航天器系统总质量的10％～15％；

2)航天器内线路纵横交错，连接关系复杂，很容易发生信号窜扰，降低系统可靠性；

3)所需数量多，安装工作量大，装配程序较为繁琐；

4)航天器系统的扩展性差、冗余性差，很难根据需要进行系统重构。

因此，急需发展一种新的结构设计技术，来减少航天器内部复杂的电缆网等冗余物，以克服现有航天器用多功能结构电缆的不足。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供的航天器用多功能结构电缆大大减少了传统电缆的寄生质量和消极体积，有效提高了航天器的有效载荷比。

本发明的一方面提供了一种航天器用多功能结构电缆及其制备方法，包括用于支持容纳电缆的基体、封装板和电缆，封装板密封设置于基体上，电缆容纳于封装板与基体之间并嵌入铺设于基体内；

基体为PMI泡沫夹层复合材料，PMI泡沫夹层复合材料包括碳/环氧复合材料和夹设于碳/环氧复合材料之间的PMI泡沫芯材。

进一步地，基体上设置有多个电缆铺设槽，电缆铺设槽的宽度和深度大于电缆的直径1～2mm。

进一步地，电缆铺设槽内填涂有用于固定电缆的GD414硅橡胶。

进一步地，基体内间隔设置多个器件安装槽。

进一步地，电缆铺设槽与器件安装槽相连通。

进一步地，电缆铺设槽的开口端设置于基体的侧壁上。

本发明的一方面提供了一种如上述航天器用多功能结构电缆的制备方法，包括以下步骤：

1)在基体上根据线路优化设计开设电缆铺设槽和器件安装槽；

2)将电缆嵌入电铺设槽内，并在器件安装槽处预留电缆出口，在基体的一侧的预留电缆接入口；

3)在所述电缆铺设槽内填涂GD414硅橡胶，采用封装板对基体进行封装，对所述基体进行硅胶固化处理，得到所述航天器用多功能结构电缆。

进一步地，硅胶固化处理条件为：升温速率3℃/min～5℃/min，升温至65℃～75℃下进行固化处理10小时～12小时。

本发明的有益效果：

本发明提供的航天器用多功能结构电缆，根据航天复合材料结构的可设计性，将航天器中所需电路的电缆、数据线、信号线以及其它缆线和管路整齐的规划排布在航天器用复合材料中，所得电缆既不丧失航天器原有复合材料结构应有的承载功能，同时使得该复合材料又具备电缆所具有的导电、信息传输等功能。

本发明提供的航天器用多功能结构电缆，通过去掉普通电缆的包裹皮层、保护套以及相关的支撑和固定零部件，并采用复合材料结构对电缆进行封装、保护、支撑和固定，显著地减轻了普通电缆的重量(最大可使航天器内部电缆的重量下降50％以上)，同时基本上释放了传统电缆所占据的空间。因此，本发明大幅消除了电缆的赘重和消极体积，大大提高了航天器的灵活性和可靠性，有利于增加航天器的有效载荷比。

附图说明

图1是本发明提供的航天器用多功能结构电缆的立体示意图。

图2是本发明提供的航天器用多功能结构电缆的俯视示意图。

图3是本发明优选实施例中PMI泡沫夹层复合材料剖面结构示意图。

图例说明：1、电缆铺设槽；2、基体；31、锂离子蓄电池组；32、电源控制模块；33、用电元器件；4、碳/环氧复合材料；5、PMI泡沫芯材。

具体实施方式