2020年07月10日 星期五
欢迎您来到中国复合材料学会官方网站
学会动态
【行业资讯】空间可展开结构
来源: 时间: 2020-06-03 浏览: 3088

空间可展开结构是一类在地面装配及发射过程中处于折叠状态,用以节约发射空间,而入轨后在外部信号控制下实现结构有序、可控展开,并开展在轨服务的一类典型航天结构。用于航天领域的空间可展开结构普遍具备结构收纳比高,展开可控性强等特点。目前,空间可展开结构主要应用于空间可展开天线、空间可展开柔性太阳能电池系统等。按照驱动方式,空间可展开结构主要分为微电机驱动的空间可展开结构、充气驱动的空间可展开结构以及智能材料驱动的空间可展开结构等。

微电机驱动的空间可展开结构是指入轨后通过指令控制微电机开机,利用电机机械驱动实现结构入轨展开的一类空间可展开结构。此类结构是目前航天领域应用最广泛的一类空间可展开结构。虽然微电机驱动的空间可展开结构具备展开精度高、可控性强、安全可靠等优点,但此类结构也存在着质量大,能耗高等诸多亟需解决的问题。借助新材料及新技术,发展创新型的空间可展开结构是当前该领域的研究重点。

充气驱动的空间可展开结构是将柔性材料制造成含有内部气路的可展开结构,地面装配及发射过程处于折叠状态,入轨后通过气压驱动充气展开成型的一类空间可展开结构(图1)。目前,此类结构已经在空间可展开天线、空间可展开柔性太阳能电池等系统中得到了在轨验证。充气驱动的空间可展开结构具备质量轻、收纳比高、成本低、动力学特性良好等优点,但也存在着供气持续性差、结构展开后型面精度低等问题。

 图片2.png

图1 充气驱动的空间可展开结构。(a) JPL实验室研制的Ka波段充气可展开天线;(b) 欧洲航天局联合Contraves 公司研制的基于ISRS 技术的充气空间自固化天线;(c) JPL实验室开发的L波段薄膜阵列天线样机;(d) JPL实验室设计的一种X波段充气式反射阵天线及其展开过程。

基于智能材料驱动的空间可展开结构是一类新型的空间可展开结构(图2)。该结构主要是利用智能材料(如形状记忆聚合物复合材料(Shape Memory Polymer Composite, SMPC))的固有材料属性,在特定激励条件下实现空间结构的自驱动展开。智能材料驱动的空间可展开结构具备质量轻、柔韧性好、收纳比高、结构简单等优点。此外验证测试结果表明:智能材料驱动的空间可展开结构解锁和展开过程几乎无冲击,展开时间和过程可控,展开后结构的刚度较高且无需额外附加设备维持。近期,随长征五号火箭成功飞天的实践二十号卫星上便搭载了此类空间可展开结构,并于2020年1月5日完成了关键技术试验,首次实现基于形状记忆聚合物智能复合材料结构的柔性太阳能电池系统的在轨可控展开。

 图片3.png

图2 基于智能材料驱动的空间可展开结构。(a)CTD公司设计的基于SMPC的展开天线;(b)基于SMPC三翼梁式可展开桁架(折叠及展开状态);(c-d)哈工大冷劲松教授团队设计的基于SMPC柔性太阳能电池系统及其空间在轨展开。

未来,大型空间可展开结构与在轨服务平台的一体化设计、以智能材料为代表的新材料在空间可展开结构中的应用及其轻量化设计,大型空间可展开结构的地面试验与验证等是该领域未来发展主要方向。

 图片3.png

微信图片_20200409170016.png

中国复合材料学会将于2020年11月5日-7日举办第八届国际复合材料科技峰会暨第四届国际复合材料产业创新成果技术展览会。会议旨在立足复合材料产业发展新态势,加快复合材料产业变革进程、加强科技创新、深化交流合作;紧扣复合材料行业发展新动向,倡导基础理论前瞻性与应用研究实用紧密结合,引导复合材料相关技术的加速突破;贯彻落实复合材料发展新理念,促进复合材料“产政学研用”进一步融合,提升复合材料行业的国际竞争力。

目前,分会场征集论文简报工作已开启,目前峰会设置四个分会场:1.复合材料理论及应用;2.复合材料工艺及技术;3.复合材料测试及评价; 4.复合材料处理及再生。欢迎复材相关的广大科技工作者投稿及咨询,投稿至邮箱isct@csfcm.org.cn

 图片4.png

峰会联系人:张力心

联系电话:010-82026470

联系邮箱:zhanglixin@csfcm.org

峰会报名请戳下方二维码:

 图片5.png

注:文章为北京理工大学郭晓岗老师整理,文章图片非商业用途,如侵权告知删除。如涉及内容、版权等问题,请在发布之日一周内与我们联系,否则视为放弃相关权利。

分享到:
换一个