CN107264837B - 卫星大型复合材料桁架的空间静电放电防护设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种卫星大型复合材料桁架的空间静电放电防护设计方法，其包括以下步骤：步骤一，对每根表面为复合材料且暴露或部分暴露于空间环境中的桁架构件，沿桁架构件轴线方向在同一侧面粘贴一条铜箔胶带，铜箔胶带应覆盖包括两边端头部位的整体长度；步骤二，每个桁架接头上与之相关的铜箔胶带均在此处汇合，并在接头处额外缠绕一圈铜箔胶带，使得在接头上的各条铜箔胶带可靠、充分搭接等。本发明在保证卫星总重量增加很小的情况下，有效避免卫星大型复合材料桁架产生静电放电的危害，对后续运行于中高轨道与极轨卫星的大型复合材料桁架的空间静电放电防护提供参考，同时适用于所有其他包含大型复合材料桁架的空间静电放电防护设计。

Description

卫星大型复合材料桁架的空间静电放电防护设计方法
技术领域
本发明涉及一种卫星技术领域，具体地，涉及一种卫星大型复合材料桁架的空间静电放电防护设计方法。
背景技术
由于卫星各表面的材料性能并不是单一的，光照情况也不一样，其介质表面暴露在空间辐射环境中，使得表面之间或表面与地间产生电位差，当电位差超过某一阈值时，会产生不等量带电并发生静电放电，放电产生的传导干扰电流可能会对卫星的电子系统产生危害。静电放电现象在中高轨道和极轨卫星中尤为严重，中高轨道卫星处于地球外辐射带，主要受到空间电子的干扰，极轨卫星在飞经地球两极地区遭遇到极光电子环境时，也可能发生严重的充电事件。
随着卫星结构不断向轻量化发展，卫星的桁架构件也大量使用了碳纤维等复合材料，与传统的铝表面卫星蜂窝板的良好导电性不同，这种复合材料基本不导电，导致在该材料表面更易积累电荷从而引发静电放电现象。
卫星桁架构件大多作为星上大型有效载荷的结构支撑，两者有直接接触，如果桁架表面的复合材料发生静电放电现象，很可能引起有效载荷的故障，甚至失效，所以，必须对表面为复合材料的卫星桁架构件做空间静电放电防护设计，使表面带电量最小化的最主要方法是使所有外部表面“导电”并将其“接地”(卫星结构地)。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种卫星大型复合材料桁架的空间静电放电防护设计方法，其在保证卫星总重量增加很小的情况下，有效避免卫星大型复合材料桁架产生静电放电的危害，对后续运行于中高轨道与极轨卫星的大型复合材料桁架的空间静电放电防护提供参考，同时适用于所有其他包含大型复合材料桁架的空间静电放电防护设计。
根据本发明的一个方面，提供一种卫星大型复合材料桁架的空间静电放电防护设计方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤一，对每根表面为复合材料且暴露或部分暴露于空间环境中的桁架构件，沿桁架构件轴线方向在同一侧面粘贴一条铜箔胶带，铜箔胶带应覆盖包括两边端头部位的整体长度；
步骤二，每个桁架接头上与之相关的铜箔胶带均在此处汇合，并在接头处额外缠绕一圈铜箔胶带，使得在接头上的各条铜箔胶带可靠、充分搭接；
步骤三，与桁架连接的卫星蜂窝板，选择至少四个与不同桁架连接的部位，使用专用砂纸除去金属搭接处的氧化膜及外表附着物；
步骤四，卫星蜂窝板上金属搭接部位先用酒精清洗干净，并在酒精完全挥发后再粘贴铜箔胶带，粘贴重合部位长度为五厘米到十厘米之间；
步骤五，任意选取十个以上桁架上粘贴铜箔的位置，测量铜箔的位置与卫星结构地之间的直流阻值。
优选地，所述只有暴露或部分暴露在空间环境中的桁架构件才需要粘贴铜箔胶带。
优选地，所述若桁架构件粘贴铜箔胶带一侧的路径上有压紧座或铰链部件，从桁架构件的另一侧面走线。
优选地，所述两条铜箔胶带互连处的重合面积应大于等于铜箔胶带宽度的平方。
优选地，所述在卫星蜂窝板上需要除去氧化膜及外表附着物的部位，仅限于铜箔胶带所需覆盖的面积，避免影响卫星蜂窝板的整体表面特性。
优选地，所述铜箔胶带的截断处剪成圆角，为防止粘贴的铜箔胶带发生脱开或脱落的现象。
优选地，所述铜箔胶带上的阻值测量点优先选择离卫星蜂窝板搭接处相对较远的位置。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明在保证卫星总重量增加很小的情况下，有效避免卫星大型复合材料桁架产生静电放电的危害，对后续运行于中高轨道与极轨卫星的大型复合材料桁架的空间静电放电防护提供参考，同时适用于所有其他包含大型复合材料桁架的空间静电放电防护设计。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明卫星大型复合材料桁架的空间静电放电防护设计方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明卫星大型复合材料桁架的空间静电放电防护设计方法包括以下步骤：
步骤一，对每根表面为复合材料且暴露或部分暴露于空间环境中的桁架构件，沿桁架构件轴线方向在同一侧面粘贴一条铜箔胶带，铜箔胶带应覆盖包括两边端头部位的整体长度；
步骤二，每个桁架接头上与之相关的铜箔胶带均在此处汇合，并在接头处额外缠绕一圈铜箔胶带，使得在接头上的各条铜箔胶带能够可靠、充分搭接；
步骤三，与桁架连接的卫星蜂窝板，选择至少四个与不同桁架连接的部位，使用专用砂纸除去金属搭接处的氧化膜及外表附着物；
步骤四，卫星蜂窝板上金属搭接部位先用酒精清洗干净，并在酒精完全挥发后再粘贴铜箔胶带，粘贴重合部位长度为五厘米到十厘米之间；
步骤五，任意选取十个以上桁架上粘贴铜箔的位置，测量铜箔的位置与卫星结构地之间的直流阻值。
所述只有暴露或部分暴露在空间环境中的桁架构件才需要粘贴铜箔胶带。
所述若桁架构件粘贴铜箔胶带一侧的路径上有压紧座或铰链部件，从桁架构件的另一侧面走线。
所述两条铜箔胶带互连处的重合面积应大于等于铜箔胶带宽度的平方。
所述在卫星蜂窝板上需要除去氧化膜及外表附着物的部位，仅限于铜箔胶带所需覆盖的面积，避免影响卫星蜂窝板的整体表面特性。
所述铜箔胶带的截断处剪成圆角，为防止粘贴的铜箔胶带发生脱开或脱落的现象。
所述铜箔胶带上的阻值测量点优先选择离卫星蜂窝板搭接处相对较远的位置。
实施例
本实施例涉及一种卫星大型复合材料桁架的空间静电放电防护设计方法。
本实施例选用3M1181铜箔胶带，针对XX卫星载荷舱上每根表面为复合材料且暴露于空间环境中的桁架构件，沿其轴线方向在其侧面粘贴一条铜箔胶带，铜箔胶带覆盖包括两边端头部位的桁架构件整体长度；
载荷舱四个角处的每根纵向桁架构件中部有火工品压紧座部件，从桁架构件的另一侧面粘贴铜箔胶带；
两条单一铜箔胶带互连处以垂直、全覆盖方式连接，满足重合面积大于等于铜箔胶带宽度平方的要求；
每个桁架接头上与之相关的铜箔胶带均在此处汇合，并在该接头处额外缠绕一圈铜箔胶带，使得在该接头上的各条铜箔胶带能够可靠、充分搭接；
卫星载荷舱底板上有6根桁架构件与其连接(每侧3根)，选择6个连接部位，使用专用砂纸除去相应载荷舱底板上金属搭接处的卫星蜂窝板表面氧化膜；
打磨部位先用酒精清洗干净，待酒精完全挥发后再粘贴铜箔胶带，与载荷舱相应打磨部位的粘贴重合长度为5～10cm，铜箔胶带的所有截断处剪成圆角；
选取10个以上桁架上粘贴铜箔的位置，5个位于卫星顶部的桁架上的铜箔胶带，测量其与卫星结构地之间的直流阻值，测量结果范围在1.2Ω～4.8Ω，满足阻值均小于10Ω的要求，粘贴完成。
综上所述，本发明在保证卫星总重量增加很小的情况下，有效避免卫星大型复合材料桁架产生静电放电的危害，对后续运行于中高轨道与极轨卫星的大型复合材料桁架的空间静电放电防护提供参考，同时适用于所有其他包含大型复合材料桁架的空间静电放电防护设计。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (1)

1.一种卫星大型复合材料桁架的空间静电放电防护设计方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤一，对每根表面为复合材料且暴露或部分暴露于空间环境中的桁架构件，沿桁架构件轴线方向在同一侧面粘贴一条铜箔胶带，铜箔胶带应覆盖包括两边端头部位的整体长度；
步骤二，每个桁架接头上与之相关的铜箔胶带均在此处汇合，并在接头处额外缠绕一圈铜箔胶带，使得在接头上的各条铜箔胶带可靠、充分搭接；
步骤三，与桁架连接的卫星蜂窝板，选择至少四个与不同桁架连接的部位，使用专用砂纸除去金属搭接处的氧化膜及外表附着物；
步骤四，卫星蜂窝板上金属搭接部位先用酒精清洗干净，并在酒精完全挥发后再粘贴铜箔胶带，粘贴重合部位长度为五厘米到十厘米之间；
步骤五，任意选取十个以上桁架上粘贴铜箔的位置，测量铜箔的位置与卫星结构地之间的直流阻值；
只有暴露或部分暴露在空间环境中的桁架构件才需要粘贴铜箔胶带；若桁架构件粘贴铜箔胶带一侧的路径上有压紧座或铰链部件，从桁架构件的另一侧面走线；两条铜箔胶带互连处的重合面积应大于等于铜箔胶带宽度的平方；在卫星蜂窝板上需要除去氧化膜及外表附着物的部位，仅限于铜箔胶带所需覆盖的面积，避免影响卫星蜂窝板的整体表面特性；所述铜箔胶带的截断处剪成圆角，为防止粘贴的铜箔胶带发生脱开或脱落的现象；所述铜箔胶带上的阻值测量点优先选择离卫星蜂窝板搭接处相对较远的位置。
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