據(jù)環(huán)球時(shí)報(bào)前段時(shí)間報(bào)道，由于第一顆地球觀測(cè)衛(wèi)星發(fā)射失敗，印度斯里赫里戈達(dá)島的航天中心彌漫著悲傷的氛圍。印度空間研究組織（ISRO）指出，印度這項(xiàng)最先進(jìn)的衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)失敗，主要是因?yàn)樾l(wèi)星在低溫階段出現(xiàn)性能異常，無(wú)法點(diǎn)火從而導(dǎo)致失敗 。衛(wèi)星的性能與其制造材料息息相關(guān)。
說(shuō)起衛(wèi)星制造，復(fù)合材料可是貢獻(xiàn)了不少力量。因?yàn)樾l(wèi)星運(yùn)行的特殊性，它對(duì)制造材料的要求非常苛刻。
衛(wèi)星結(jié)構(gòu)對(duì)材料的要求
衛(wèi)星是一個(gè)不斷地移動(dòng)遠(yuǎn)離和靠近太陽(yáng)的直接熱量的物件，以一個(gè)穩(wěn)定的溫度流，這可能會(huì)導(dǎo)致其膨脹和收縮。衛(wèi)星結(jié)構(gòu)對(duì)材料性能的要求，首先是質(zhì)量輕、密度低；其次是強(qiáng)度高、模量高、延性好，即比模量高和比強(qiáng)度高；此外材料應(yīng)具有低的熱膨脹系數(shù)、耐超高溫和超低溫能力，以及良好的空間環(huán)境穩(wěn)定性、材料真空出氣要求和制造工藝性能等。
當(dāng)今世界，各國(guó)競(jìng)相研究高分辨率的空間遙感衛(wèi)星。而要提高衛(wèi)星的分辨率，大口徑、長(zhǎng)焦距、輕型的空間相機(jī)是關(guān)鍵。要打造“看得清又很輕”的空間相機(jī)，讓天上衛(wèi)星“拍到好照片”，需要相機(jī)的光學(xué)支撐結(jié)構(gòu)大、輕，還要高穩(wěn)定，因此高穩(wěn)定、輕量化復(fù)合材料就成為重要的支撐。
另外，一種新材料在太空中使用所需的最重要特性是強(qiáng)度和剛度。當(dāng)一個(gè)物件在圍繞地球的軌道上運(yùn)動(dòng)，將經(jīng)受難以置信的力，這將撕開相對(duì)脆弱的結(jié)構(gòu)。單單衛(wèi)星的發(fā)射就可以使材料承受高達(dá)三倍重力的力量，這意味著每個(gè)組件將重達(dá)在地球上的三倍多。該材料必須保持其完整性而不折斷，或者在巨大的力量下彎曲。
一旦衛(wèi)星在太空中，它必須在微重力下保持功能，其中的部分材料將比他們?cè)诘厍蛏系闹亓扛佟＿@種引力的強(qiáng)度變化意味著，所用的材料必須是令人難以置信的多適用性和有獨(dú)特的完整性。
該空間結(jié)構(gòu)還必須能夠承受來(lái)自衛(wèi)星內(nèi)部的機(jī)艙壓力。在國(guó)際空間站里，內(nèi)部的氧氣能對(duì)表面每英寸產(chǎn)生高達(dá)15磅的力量。如果材料不夠堅(jiān)固，就可能造成破裂并導(dǎo)致漏氣，這會(huì)威脅飛行器中的每個(gè)人的生命。
另一個(gè)威脅到衛(wèi)星的是拋彈物的數(shù)量，很多都會(huì)與衛(wèi)星發(fā)生碰撞接觸。解散的人造衛(wèi)星彈片會(huì)圍繞地球軌道運(yùn)動(dòng)，最后作為軌道的太空垃圾。這些高速的廢銅爛鐵可以撕碎新的仍在運(yùn)行的衛(wèi)星，使用的材料必須強(qiáng)大到足以擺脫這些“炮彈”。
當(dāng)衛(wèi)星發(fā)射到地球軌道的時(shí)候，已經(jīng)是昂貴的冒險(xiǎn)，所考慮的材料必須在經(jīng)濟(jì)上可行。在太空切實(shí)的使用材料，也必須是非常輕量化，因?yàn)轭~外的一公斤質(zhì)量可以增加數(shù)千美元的發(fā)射成本。
復(fù)合材料的特征和優(yōu)勢(shì)
a) 比強(qiáng)度和比模量高
這是復(fù)合材料最突出的優(yōu)點(diǎn)。如高模量碳纖維復(fù)合材料的比強(qiáng)度為鋼的5倍，鋁合金的4倍，鈦合金的3.5倍以上，其比模量為鋼、鋁、鈦的4倍甚至更高。
b)耐疲勞性能好
常用的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的疲勞極限是其抗拉強(qiáng)度的70%-80%，而大多數(shù)金屬材料僅為30%-50%。復(fù)合材料中纖維與基體界面能阻止裂紋的擴(kuò)展，其疲勞破壞總是從纖維的薄弱環(huán)節(jié)開始，逐漸擴(kuò)展到界面上，破壞前有明顯的征兆。
c)減震性能好
復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的自振頻率高，同時(shí)復(fù)合材料中高韌性的樹脂和橡膠基體具有顯著的振動(dòng)阻尼特性，因而復(fù)合材料有很強(qiáng)的吸振能力。
d)各向異性及性能可設(shè)計(jì)性
纖維復(fù)合材料的性能與纖維的排列方向、鋪層次序和層數(shù)，以及成型方式有關(guān)，因此可根據(jù)結(jié)構(gòu)件的載荷分布及使用條件的不同，選取相應(yīng)的鋪層設(shè)計(jì)和成型方式來(lái)滿足預(yù)定的要求，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
e)減磨、耐磨、自潤(rùn)滑性好，可用于制作耐磨構(gòu)件。
f)熱膨脹系數(shù)小 冷熱交變時(shí)尺寸穩(wěn)定性好。
g)材料與結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性
復(fù)合材料可實(shí)現(xiàn)制品的一次成型，適合于大面積、結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜構(gòu)件的精確整體成型，具有良好的工藝性。
因此，復(fù)合材料是飛行器的理想用材，飛行器是對(duì)重量十分敏感的結(jié)構(gòu)：
復(fù)合材料在衛(wèi)星上的應(yīng)用
人造衛(wèi)星上常用的材料是CFRP，CFRP是以樹脂為基體，碳纖維為增強(qiáng)體的復(fù)合材料。碳纖維具有碳材料的固有本征特性，又有紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代軍民兩用的增強(qiáng)纖維。它優(yōu)異的綜合性能是任何單一材料無(wú)法與其比擬的，現(xiàn)在已經(jīng)成為先進(jìn)復(fù)合材料的主要增強(qiáng)纖維之一。
復(fù)合材料在衛(wèi)星結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用日趨廣泛，如衛(wèi)星的主承力結(jié)構(gòu)、太陽(yáng)電池陣結(jié)構(gòu)和天線反射面等大型有效載荷，以及其他輔助結(jié)構(gòu)。
衛(wèi)星的主承力結(jié)構(gòu)目前多采用承力筒，廣泛采用碳纖維復(fù)合材料制作，不僅剛度、強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，且能大幅減輕質(zhì)量。復(fù)合材料在衛(wèi)星結(jié)構(gòu)上的一個(gè)典型運(yùn)用是太陽(yáng)電池陣。太陽(yáng)電池陣基板外形尺寸和表面積大，要求材料的比剛度高，熱變形小。風(fēng)云一號(hào)系列衛(wèi)星的太陽(yáng)電池陣共有2塊連接搖臂板，8塊太陽(yáng)電池陣基板，軌運(yùn)行時(shí)跨度10.5m，展開面積大11m2。這些連接搖臂板和太陽(yáng)電池陣基板就是由碳纖維復(fù)合材料面板、薄壁矩形梁、蜂窩芯以及其他連接件，采用膠接成型工藝復(fù)合而成的整體結(jié)構(gòu)。
衛(wèi)星有效載荷如天線反射面的支撐結(jié)構(gòu)也大量采用碳纖維復(fù)合材料，如ERS-1衛(wèi)星的大型可展開式天線和歐洲海事通信衛(wèi)星的拋物面天線等。其他輔助結(jié)構(gòu)采用復(fù)合材料的也很多，如衛(wèi)星氣瓶和衛(wèi)星接口支架；以玻璃纖維、碳纖維、硼纖維增強(qiáng)材料板為蒙皮，不同蜂窩材料為芯材的夾層板結(jié)構(gòu)；用復(fù)合材料制成的各種型材和多向接頭等。
復(fù)合材料由最初的兩相復(fù)合，發(fā)展到現(xiàn)在的多相復(fù)合，品種更多、性能更好、功能更強(qiáng)、未來(lái)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)將越來(lái)越多地采用復(fù)合材料構(gòu)件。（來(lái)源：挪恩復(fù)材）
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