[发明专利]短切碳纤维增强热塑性复合材料的卫星隔/减振支架

说明书

本发明提供一种短切碳纤维增强热塑性复合材料的卫星隔/减振支架，涉及航空航天等轻量化设计制造技术领域，该支架主要包括中间圆筒区域和四条桥梁式支腿区域两大部分，两部分之间通过螺栓进行连接；考虑成型工艺限制，进一步优化的支架构型，使用注塑成型工艺制备支架结构。同时本发明制备的短切碳纤维增强热塑性复合材料的卫星隔/减振支架，可用于较大载荷和复杂工况条件，支架的连接性、整体强度稳定性以及隔振性能和使用寿命都达到设计要求。本发明为热塑性复合材料工程制造提供了一种高效的优化设计及制造方法，该方法制造出的卫星隔/减振支架成本低、实用性强，易于规模化生产。

技术领域

本发明属于航空航天等轻量化设计制造技术领域，涉及到短切碳纤维增强热塑性复合材料支架的结构增强设计，特别涉及到一种基于短切碳纤维增强热塑性复合材料的卫星隔/减振支架。

背景技术

短切碳纤维增强热塑性复合材料具有优异的比强度、刚度、材料的各向异性、耐腐蚀性、抗疲劳、减震、吸能等特性，使其在现代航空航天、汽车领域的应用迅速增加。短切碳纤维增强热塑性复合材料表现出来的突出特性不仅被用来减轻结构的重量，也被用来提高结构的整体性能。短切碳纤维增强热塑性复合材料与热固性复合材料相比密度小、比强度大、抗冲击性能优异、耐腐蚀、湿热性能好，而且这种热塑性复合材料储存方便、成型效率高、可熔融焊接和减少制造周期，可以多次加热熔融，重复使用，节约成本，这些特性使热塑性复合材料对许多结构应用具有吸引力。为适应当前社会各种领域对轻量化和整体性能的要求，并且随着短切碳纤维增强热塑性复合材料成型技术的不断发展，短切碳纤维增强热塑性复合材料将会在航空航天领域中有更为广泛的应用。

卫星支架作为运载火箭或者导弹上承载陀螺装置、导航设备和控制系统等重要电气系统的安置平台，避免振动响应影响仪器设备的正常工作而导致的航天器任务失败、提高卫星综合控制器支架的结构性能就显得极其重要。一般而言，卫星支架受到的振动主要来源于发动机产生的随机振动、外界气流引起的抖振、冲击等，因此为了保证航天器在恶劣的环境下能够正常工作，就必须对卫星支架的隔/减振性能提出更高的要求。但是现有的某卫星支架轻量化设计不够，减振性能不足，需要进一步改进。在此应用背景下，本发明在考虑轻量化设计的同时，在保证卫星支架结构强度的情况下，制造出一款具有高隔/减振性能的支架。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：现有某卫星支架轻量化设计不够以及支架缺少阻尼而导致减振能力不足。

为解决上述问题，本发明采用的解决方案是：

一种基于短切碳纤维增强热塑性复合材料的卫星隔/减振支架，所述的卫星隔/减振支架包括承载面圆筒区域和四个桥梁式支腿结构，其中桥梁式支腿结构顶部为三角立板传力结构、末端为加筋式增强结构，桥梁式支腿结构为一体成型结构。

所述的承载面圆筒区域位于支架的最上方，包括承载面连接螺栓孔7、圆筒承载面4、限位块5、圆筒结构6、圆筒结构螺栓孔8。所述的圆筒结构6上设有均匀分布的四组圆筒结构螺栓孔8，其中每组圆筒结构螺栓孔8包括两列螺栓孔，圆筒结构6通过圆筒结构螺栓孔8与桥梁式支腿结构14的上端连接。所述的圆筒结构6内侧均匀设有四个圆筒承载面4(与传统支架的圆筒承载面4结构相同，如图3)，圆筒承载面4的位置与圆筒结构螺栓孔8对应，所述每个圆筒承载面4端部设有一个承载面连接螺栓孔7，圆筒承载面4通过承载面连接螺栓孔7与在其上放置的综合控制器等设备进行连接。所述的两个限位块5设于相邻的两个圆筒承载面4的上方，且对称分布，用于限定综合控制器等设备安装的位置。

所述的四个桥梁式支腿结构14结构相同，在原始支腿填充区域2的基础上进行改进，每个桥梁式支腿结构14为顶部开口的箱体结构，包括一个底面和两个侧面，其中两个侧面与底面之间的镂空区域为第二拓扑孔13，为了传力结构的稳定和结构的轻量化；所述两个侧面与底面连接的位置对称设有凹槽结构，作为第一拓扑孔12，且第一拓扑孔12靠近三角立板传力结构区域。