CN109571986A - 星载复合材料反射器背筋整体成型方法及其制备结构 - Google Patents

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李亮
吴文平
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李世成
柯常宜
章宇界
刘扬
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Abstract

本发明提供了一种星载复合材料反射器背筋整体成型方法及其制备结构，包括：预制反射器背筋连接点铺层；形成反射器背筋胶接面铺层与反射器背筋加强筋铺层连续铺层；形成反射器背筋胶接面整体铺层；形成反射器背筋安装底座铺层；将反射器背筋胶接面铺层与反射器背筋加强筋连续铺层放置到预定位置，并将反射器背筋安装底座铺层放置到预定位置，同时将反射器背筋连接点铺层依次放置于预定位置；将合模后的产品一体制作真空袋并用三阶梯升温、保温和加压的方法固化；产品固化后采用三高两低的处理方法进行高低温稳定化处理。本发明可有效达到降低背筋的重量，同时提高反射器精度以及稳定性。

Description

星载复合材料反射器背筋整体成型方法及其制备结构
技术领域
本发明涉及复合材料结构件的成型方法，具体地，涉及星载复合材料反射器背筋整体成型方法及其制备结构。
背景技术
树脂基复合材料具有高的比强度、比模量，同时还具有抗疲劳，热稳定性好，通过铺层顺序、铺层角度、层数以及工艺的设计可以提高结构的承载效率。优良的尺寸稳定性，低热膨胀系数，使得卫星结构在空间环境条件下性能变化小。反射器结构作为卫星天线结构的重要组成部分，承担着卫星与地面的通讯功能。反射器的反射面接收并反射地面的电磁波，传递卫星与地面之间信息，而反射面与卫星本体之间需要通过高结构效率的背筋结构连接，将反射面固定在卫星本体。同时背筋与反射面胶接，保证反射器在卫星发射和进入轨道产生的振动以及加速度等载荷、空间交变温度条件下结构尺寸保持稳定性以及尺寸精度。采用树脂基复合材料成型，避免传统的金属材料存在固有的热胀冷缩特性，影响反射器成像精度，同时整体成型工艺可有效达到降低背筋的重量，提高反射器精度以及稳定性。
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星载复合材料反射器背筋整体成型方法及其制备结构。
根据本发明提供的一种星载复合材料反射器背筋整体成型方法，包括如下步骤：
步骤A：在模具上铺设预浸料，预制反射器背筋连接点1铺层；在热膨胀模芯上铺设预浸料，形成反射器背筋胶接面2铺层与反射器背筋加强筋3连续铺层；在模具上铺设预浸料，形成反射器背筋胶接面2整体铺层；在热膨胀模芯上铺设预浸料，形成反射器背筋安装底座4铺层；
步骤B：将反射器背筋胶接面2铺层与反射器背筋加强筋3连续铺层放置到预定位置，并将反射器背筋安装底座4铺层放置到预定位置，同时将反射器背筋连接点1铺层在预留位置嵌入在反射器背筋加强筋3铺层内，安装钢质拼块到预定位置，进行机械锁紧预压；
步骤C：将合模后的产品一体制作真空袋并加热、加压固化；
步骤D：产品固化后进行高低温稳定化处理
优选地，在所述步骤C中，固化采用三阶梯升温、保温和加压的方法，在85℃-90℃保温1-1.5h，保持真空表压≤-0.097MPa；在115℃-125℃保温1-1.5h，保持真空表压≤-0.097MPa，加压0.7Mpa；在175℃-180℃保温3-5h，整个过程中升温和降温的速率0.4-0.6℃/min。
优选地，在所述步骤D中，采用三高两低的处理方法，升温至145℃-150℃保温1-1.5h，降温至-60℃--65℃保温1-1.5h，升温至145℃-150℃保温1-1.5h，降温至-60℃--65℃保温1-1.5h，升温至145℃-150℃保温1-1.5h，处理中升降温速度为均为0.8-1.2℃/min。
优选地，在所述步骤B中：安装钢质拼块到预定位置，进行机械锁紧预压，预压压力控制在0.3-0.5MPa。
优选地，制备出的产品为一体化产品，包括反射器背筋连接点1、反射器背筋胶接面2、反射器背筋加强筋3及反射器背筋安装底座4；
所述反射器背筋连接点1嵌入在反射器背筋加强筋3内；
所述反射器背筋加强筋3及反射器背筋安装底座4均与反射器背筋胶接面2固化后形成整体。
优选地，所述预浸料的厚度范围为0.1至0.2mm；
在所述步骤A中，铺层顺序为准各向同性铺层[0/60/-60]4s；
其中，2为循环数，s为对称铺层。
根据本发明提供的一种星载复合材料反射器背筋整体结构，所述星载复合材料反射器背筋整体结构是利用上述的星载复合材料反射器背筋整体成型方法制备得到的。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供的星载复合材料反射器背筋整体成型方法实现了星载复合材料反射器背筋整体共固化成型，避免传统的金属材料存在固有的热胀冷缩特性，影响反射器成像精度，同时背筋与反射面胶接，保证了反射器在卫星发射和进入轨道产生的振动以及加速度等载荷、空间交变温度条件下结构尺寸保持稳定性以及尺寸精度。
2、树脂基复合材料具有高的比强度、比模量，同时还具有抗疲劳，热稳定性好，通过铺层顺序、铺层角度、层数等工艺的设计有效提高了反射器结构的承载效率。不仅提高了保证了整体刚度和产品的结构稳定性，同时有效降低背筋的重量，实现了减重要求。
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为本发明提供的一种星载复合材料反射器背筋整体成型方法制备出的主承力框体结构示意图。
图中示出：
反射器背筋连接点1
反射器背筋胶接面2
反射器背筋加强筋3
反射器背筋安装底座4
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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供的星载复合材料反射器背筋整体成型方法可有效达到降低背筋的重量，同时提高反射器精度以及稳定性。所述星载复合材料反射器背筋整体成型方法，包括如下步骤：步骤S1：在模具上铺设预浸料，预制反射器背筋连接点1铺层；步骤S2：在热膨胀模芯上铺设预浸料，形成反射器背筋胶接面2铺层与反射器背筋加强筋3铺层连续铺层；步骤S3：在模具上铺设预浸料，形成反射器背筋胶接面2整体铺层；步骤S4：在热膨胀模芯上铺设预浸料，形成反射器背筋安装底座4铺层；步骤S5：将反射器背筋胶接面2铺层与反射器背筋加强筋3连续铺层放置到预定位置，并将反射器背筋安装底座4铺层放置到预定位置，同时将反射器背筋连接点1铺层依次放置于预定位置；步骤S6：将合模后的产品一体制作真空袋并用三阶梯升温、保温和加压的方法固化；步骤S7：产品固化后采用三高两低的处理方法进行高低温稳定化处理。本发明提供的星载复合材料反射器背筋整体成型方法可有效达到降低背筋的重量，同时提高反射器精度以及稳定性。
在步骤S5中：安装钢质拼块到预定位置，进行机械锁紧预压，预压压力控制在0.3-0.5MPa；
在步骤S6：将合模后的产品一体制作真空袋并加热、加压固化，固化采用三阶梯升温、保温和加压的方法；
在步骤S7：产品固化后进行高低温稳定化处理，采用三高两低的处理方法。
所述步骤S6包括如下子步骤：步骤S6.1:在85℃-90℃保温1-1.5h，保持真空表压≤-0.097MPa；步骤S6.2：在115℃-125℃保温1-1.5h，保持真空表压≤-0.097MPa，加压0.7Mpa；步骤S6.3：在175℃-180℃保温3-5h，保压0.7MPa；在步骤S6.1至步骤6.3中：升温和降温的速率0.4至0.6℃/min。
所述步骤S7包括如下子步骤：步骤S7.1:升温至145℃-150℃保温1-1.5h，升温速度为0.8-1.2℃/min；步骤S7.2:降温至-60℃--65℃保温1-1.5h，降温速度为0.8-1.2℃/min；步骤S7.3:升温至145℃-150℃保温1-1.5h，升温速度为0.8-1.2℃/min；步骤S7.4:降温至-60℃--65℃保温1-1.5h，降温速度为0.8-1.2℃/min；步骤S7.5:升温至145℃-150℃保温1-1.5h，升温速度为0.8-1.2℃/min。
本发明提供了一种星载复合材料反射器背筋整体成型方法制备出的产品，所述产品为一体化产品，包括反射器背筋连接点1、反射器背筋胶接面2，反射器背筋加强筋3及反射器背筋安装底座4；
所述反射器背筋连接点1嵌入在反射器背筋加强筋3内；
所述反射器背筋加强筋3及与反射器背筋安装底座4均与反射器背筋胶接面2固化后形成整体。
所述预浸料的厚度范围为0.1至0.2mm；在步骤S1-S4中，铺层顺序为准各向同性铺层[0/60/-60]4s；其中，2为循环数，s为对称铺层。
将实施例所得的产品，通过超声无损探伤仪检测，符合GJB2895-97中A级标准。
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化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种星载复合材料反射器背筋整体成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A：在模具上铺设预浸料，预制反射器背筋连接点(1)铺层；在热膨胀模芯上铺设预浸料，形成反射器背筋胶接面(2)铺层与反射器背筋加强筋(3)连续铺层；在模具上铺设预浸料，形成反射器背筋胶接面(2)整体铺层；在热膨胀模芯上铺设预浸料，形成反射器背筋安装底座(4)铺层；
步骤B：将反射器背筋胶接面(2)铺层与反射器背筋加强筋(3)连续铺层放置到预定位置，并将反射器背筋安装底座(4)铺层放置到预定位置，同时将反射器背筋连接点(1)铺层在预留位置嵌入在反射器背筋加强筋(3)铺层内，安装钢质拼块到预定位置，进行机械锁紧预压；
步骤C：将合模后的产品一体制作真空袋并加热、加压固化；
步骤D：产品固化后进行高低温稳定化处理。
2.根据权利要求1所述的星载复合材料反射器背筋整体成型方法，其特征在于，在所述步骤C中，固化采用三阶梯升温、保温和加压的方法，在85℃-90℃保温1-1.5h，保持真空表压≤-0.097MPa；在115℃-125℃保温1-1.5h，保持真空表压≤-0.097MPa，加压0.7Mpa；在175℃-180℃保温3-5h，整个过程中升温和降温的速率0.4-0.6℃/min。
3.根据权利要求1所述的星载复合材料反射器背筋整体成型方法，其特征在于，在所述步骤D中，采用三高两低的处理方法，升温至145℃-150℃保温1-1.5h，降温至-60℃--65℃保温1-1.5h，升温至145℃-150℃保温1-1.5h，降温至-60℃--65℃保温1-1.5h，升温至145℃-150℃保温1-1.5h，处理中升降温速度为均为0.8-1.2℃/min。
4.根据权利要求1所述的星载复合材料反射器背筋整体成型方法，其特征在于，在所述步骤B中：安装钢质拼块到预定位置，进行机械锁紧预压，预压压力控制在0.3-0.5MPa。
5.根据权利要求1所述的星载复合材料反射器背筋整体成型方法，其特征在于，制备出的产品为一体化产品，包括反射器背筋连接点(1)、反射器背筋胶接面(2)、反射器背筋加强筋(3)及反射器背筋安装底座(4)；
所述反射器背筋连接点(1)嵌入在反射器背筋加强筋(3)内；
所述反射器背筋加强筋(3)及反射器背筋安装底座(4)均与反射器背筋胶接面(2)固化后形成整体。
6.根据权利要求1所述的星载复合材料反射器背筋整体成型方法，其特征在于，所述预浸料的厚度范围为0.1至0.2mm；
在所述步骤A中，铺层顺序为准各向同性铺层[0/60/-60]4s；
其中，2为循环数，s为对称铺层。
7.一种星载复合材料反射器背筋整体结构，其特征在于，所述星载复合材料反射器背筋整体结构是利用权利要求1至6中任一项所述的星载复合材料反射器背筋整体成型方法制备得到的。
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