專利名稱：一種使用復(fù)合材料連接件的低膨脹網(wǎng)孔反射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用復(fù)合材料連接件的低膨脹網(wǎng)孔反射器，屬于空間天線反射器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前隨著空間技術(shù)的飛速發(fā)展，作為航天器重要有效載荷的空間天線技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，天線種類越來越多，結(jié)構(gòu)形式越來越復(fù)雜，由以往的不進(jìn)行空間展開的固面反射器天線逐漸發(fā)展到空間可展開的具有可展開反射器的天線，并且要求天線反射器質(zhì)量小、剛度和強(qiáng)度大，空間熱變形小等。傳統(tǒng)的天線反射器形式已不能滿足其對(duì)反射器質(zhì)量小、剛度和強(qiáng)度大，空間熱變形小的要求，需要設(shè)計(jì)一種質(zhì)量小、剛度和強(qiáng)度大、空間熱變形小的反射器結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)反射器質(zhì)量大、空間熱變形大的不足，提供一種使用復(fù)合材料連接件的低膨脹網(wǎng)孔反射器。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的一種使用碳纖維復(fù)合材料連接件的低膨脹網(wǎng)孔反射器，包括背筋、反射面和連接件；反射面為準(zhǔn)各向同性碳纖維編織網(wǎng)孔布(TWF)織物反射面，背筋為復(fù)合材料層合板背筋，其形狀為“井”字形，且結(jié)構(gòu)對(duì)稱；連接件位于背筋中交叉的兩根背筋的夾角處，從而使得連接件與交叉的兩根背筋都固定連接；連接件為帶有底面的空心六面柱體，柱體的橫截面為一六邊形，其中三個(gè)邊的邊長(zhǎng)長(zhǎng)、另三個(gè)邊的邊長(zhǎng)短；不相鄰的三個(gè)邊的邊長(zhǎng)相同，另外不相鄰的三個(gè)邊的邊長(zhǎng)相同；其中一個(gè)長(zhǎng)邊所對(duì)應(yīng)的那個(gè)面上有一梯形凹槽；連接件埋件位于連接件的底面上，通過連接件埋件對(duì)反射器進(jìn)行固定或安裝以便于運(yùn)輸或儲(chǔ)存。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明中的反射面采用準(zhǔn)各向同性的TWF織物，其具有很高的透光率及較小的熱膨脹系數(shù)，可以有效減小空間光壓對(duì)反射面型面的影響，可以降低反射面在空間熱環(huán)境下產(chǎn)生的溫度梯度，而溫度梯度的降低可以減小反射面的熱變形；本發(fā)明中使用的結(jié)構(gòu)對(duì)稱的“井”字形復(fù)合材料層合板背筋，具有較高的比剛度，較小的熱膨脹系數(shù)，同時(shí)與TWF織物網(wǎng)孔反射面的熱膨脹系數(shù)相當(dāng)，這樣兩者組合起來就具有很好的熱匹配性，可以降低反射器的熱變形，同時(shí)提高反射器的整體剛度；本發(fā)明中采用的復(fù)合材料連接件，具有較好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度用于承載發(fā)射載荷，同時(shí)具有較小的熱膨脹系數(shù)，與網(wǎng)孔反射面熱匹配，可以有效降低反射面的局部熱變形。低膨脹網(wǎng)孔反射器熱變形計(jì)算為了驗(yàn)證此種采用復(fù)合材料連接件的低膨脹反射器結(jié)構(gòu)的在軌熱變形，進(jìn)行了相應(yīng)的熱變形分析計(jì)算。分析所用的溫度場(chǎng)為根據(jù)在軌熱分析的結(jié)果選取的最惡劣工況溫度場(chǎng)，此溫度場(chǎng)工況為低溫工況，最低溫度為-176°C，最高溫度為_40°C，反射器溫度梯度為30°C。根據(jù)天線在軌最惡劣溫度場(chǎng)工況計(jì)算得到的天線網(wǎng)孔反射器面內(nèi)最大熱變形量，完全滿足天線對(duì)反射器型面精度的指標(biāo)要求。


圖I為低膨脹網(wǎng)孔反射器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為連接件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為反射面的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，I-背筋，2-反射面，3-連接件，4-連接件埋件。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例一種使用復(fù)合材料連接件的低膨脹網(wǎng)孔反射器，包括背筋I(lǐng)、反射面2和連接件3、連接件埋件4 ;反射面2為準(zhǔn)各向同性TWF織物反射面，背筋I(lǐng)為復(fù)合材料層合板背筋，其形狀為“井”字形，且結(jié)構(gòu)對(duì)稱；連接件3位于背筋I(lǐng)中交叉的兩根背筋的夾角處，從而使得連接件3與交叉的兩根背筋都固定連接；連接件3為帶有底面的空心六面柱體，柱體的橫截面為一六邊形，其中三個(gè)邊的邊長(zhǎng)長(zhǎng)、另三個(gè)邊的邊長(zhǎng)短；不相鄰的三個(gè)邊的邊長(zhǎng)相同，另外不相鄰的三個(gè)邊的邊長(zhǎng)相同；其中一個(gè)長(zhǎng)邊所對(duì)應(yīng)的那個(gè)面上有一梯形凹槽；連接件埋件4位于連接件3的底面上，通過連接件埋件4對(duì)反射器進(jìn)行固定或安裝以便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存。背筋I(lǐng)結(jié)構(gòu)采用復(fù)合材料層壓板形成井字形對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)剛度大，收攏狀態(tài)固有頻率大于70Hz，大大增強(qiáng)了反射器結(jié)構(gòu)抵御發(fā)射階段振動(dòng)力學(xué)環(huán)境的能力。反射面2采用準(zhǔn)各向同性的TWF織物，其透光率在60 %以上，可以有效減小空間光壓對(duì)天線反射面的影響。熱膨脹系數(shù)小于2. OX 10_6，大大降低了反射面結(jié)構(gòu)在軌產(chǎn)生的熱變形。連接件3采用碳纖維復(fù)合材料壓制而成，其熱膨脹系數(shù)約為2. OX 10-6遠(yuǎn)小于金屬連接件，能夠有效地避免結(jié)構(gòu)在空間環(huán)境中發(fā)生的局部變形。連接件埋件4用于對(duì)反射器進(jìn)行固定或安裝以便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存。低膨脹網(wǎng)孔反射器熱變形計(jì)算為了驗(yàn)證此種采用復(fù)合材料連接件的低膨脹反射器結(jié)構(gòu)的在軌熱變形，進(jìn)行了相應(yīng)的熱變形分析計(jì)算。分析所采用的溫度場(chǎng)是根據(jù)在軌熱分析的結(jié)果選取的最惡劣工況溫度場(chǎng)，此溫度場(chǎng)工況為低溫工況，最低溫度為-176°C，最高溫度為_40°C，反射器溫度梯度為30°C。根據(jù)天線在軌最惡劣溫度場(chǎng)工況計(jì)算得到的天線網(wǎng)孔反射器最大熱變形量；采用有限元方法進(jìn)行了相應(yīng)的熱變形分析計(jì)算，輸入的溫度場(chǎng)為根據(jù)天線在軌使用過程中的最惡劣工況溫度工況，計(jì)算得到的天線網(wǎng)孔反射器面內(nèi)最大熱變形量為O. 355_，此變形量完全滿足天線對(duì)反射器型面精度的指標(biāo)要求。
權(quán)利要求
1.一種使用碳纖維復(fù)合材料連接件的低膨脹網(wǎng)孔反射器，其特征在于包括背筋(I)、反射面(2)和連接件(3);反射面(2)為準(zhǔn)各向同性TWF織物反射面，背筋(I)為復(fù)合材料層合板背筋，其形狀為“井”字形，且結(jié)構(gòu)對(duì)稱；連接件(3)位于背筋(I)中交叉的兩根背筋的夾角處，連接件(3)與交叉的兩根背筋都固定連接；連接件(3)為帶有底面的空心六面柱體，柱體的橫截面為一六邊形，其中三個(gè)邊的邊長(zhǎng)長(zhǎng)、另三個(gè)邊的邊長(zhǎng)短；不相鄰的三個(gè)邊的邊長(zhǎng)相同，另外不相鄰的三個(gè)邊的邊長(zhǎng)相同；其中一個(gè)長(zhǎng)邊所對(duì)應(yīng)的那個(gè)面上有一梯形凹槽；連接件埋件(4)位于連接件(3)的底面上，通過連接件埋件(4)對(duì)反射器進(jìn)行固定或安裝以便于運(yùn)輸或儲(chǔ)存。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用復(fù)合材料連接件的低膨脹網(wǎng)孔反射器，屬于空間天線反射器技術(shù)領(lǐng)域。包括背筋、反射面和連接件；反射面為準(zhǔn)各向同性TWF織物反射面，背筋為復(fù)合材料層合板背筋，其形狀為“井”字形，且結(jié)構(gòu)對(duì)稱；連接件位于背筋中交叉的兩根背筋的夾角處，從而使得連接件與交叉的兩根背筋都固定連接；連接件埋件位于連接件的底面上，通過連接件埋件對(duì)反射器進(jìn)行固定或安裝以便于運(yùn)輸或儲(chǔ)存。本發(fā)明中的反射面采用準(zhǔn)各向同性的TWF織物，其具有很高的透光率及較小的熱膨脹系數(shù)，可以有效減小空間光壓對(duì)反射面型面的影響，可以降低反射面在空間熱環(huán)境下產(chǎn)生的溫度梯度，而溫度梯度的降低可以減小反射面的熱變形。
文檔編號(hào)H01Q15/14GK102882008SQ201210378030
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者高博, 丁輝兵, 牛寶華, 于新戰(zhàn), 梁云, 羅耀輝, 王耀霆, 王波, 肖志偉 申請(qǐng)人:西安空間無線電技術(shù)研究所