CN116941348B - 适应于高温、高真空环境的薄蜂窝夹层结构板 - Google Patents
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Abstract
一种适用于高温、高真空环境的薄蜂窝夹层结构板，包括上蒙皮层、下蒙皮层，胶膜层和蜂窝夹层，所述蜂窝夹层包括蜂窝芯，发泡胶和预埋件，所述预埋件包括位于所述结构板内的内部预埋件和位于蜂窝夹层结构板外形便于的侧预埋件，所述上蒙皮层表面打有通气孔，所述通气孔打在所述蜂窝格中间形成开孔蜂窝格，所述侧预埋件周围的发泡胶填充满按承载情况填充附近的蜂窝格，其余位置不填充所述发泡胶。本发明通过减少蜂窝夹层结构板外形四周的发泡胶的填充和在蜂窝夹层结构板垂直于蒙皮打通气的方法，使得在温度交变情况下出现的气体膨胀能够迅速随通气孔排出，避免与蜂窝芯相胶接的蒙皮出现较大变形，而导致蒙皮与蜂窝芯之间剥离脱胶，进一步导致蜂窝夹层结构板失效。为月球上使用的薄蜂窝夹层结构板的设计提供了一种设计方法。
Description
技术领域
本发明涉及在轨热真空环境下蜂窝夹层复合材料结构的真空出气问题领域，具体涉及一种适应于月球表面大温度交变、高真空环境薄蜂窝夹层的设计方法。
背景技术
CE-3月面巡视探测器上有4块围栏板，分别为+X围板、-X围板、+Y围板、-Y围板，为薄蜂窝夹层结构，它所承受的载荷小，但是需要组成一个特殊的构型，以满足月夜条件下某些设备温控的要求。因此，设计时采用了轻量化的薄蜂窝夹层结构板设计方案。
围栏板位置在热控条件下，月昼温度高达120℃，月夜温度低达-135℃。地面试验温度时高温、低温均需要加严15℃进行考核。此外，月球没有大气层，真空度为10-10Pa～10-11Pa。航天上使用的常规蜂窝夹层结构板主要由蒙皮、蜂窝芯、胶膜、发泡胶、预埋件等组成。预埋件通常为与蜂窝板近似等高的铝、镁等合金材料加工成的圆柱、或块结构。通常情况下，航天上使用的蜂窝芯为了满足真空出气的要求采用市场上可以采购得的有孔铝蜂窝芯，并在蜂窝夹层结构板四周的发泡胶上每隔100mm～200mm打一个通气孔。
但蜂窝夹层板由于在地面制造，其蜂窝芯内部存在气体，随着温度的升高气体会发生膨胀且在真空环境中，蜂窝夹层结构板内与蜂窝芯相粘接的面板内外存在压力差，当蜂窝夹层结构板蒙皮较薄时，如果不采取适当措施，面板与蜂窝芯之间在热真空环境下将会脱粘。因此，热真空环境给蜂窝夹层结构板的设计带来了新的挑战。
发明内容
为解决月面高温、高真空环境下4块围板的真空出气问题，本发明提供了一种薄蜂窝夹层结构板的设计方法。
本发明通过以下技术方案得以实现：一种适应于高温、高真空环境的薄蜂窝夹层结构板，包括上蒙皮层、下蒙皮层，胶膜层和蜂窝夹层，所述蜂窝夹层包括蜂窝芯，发泡胶和预埋件，所述蜂窝夹层结构板四周的发泡胶除了保证侧面预埋件连接强度用的发泡胶以外，四周的发泡胶填充取消。
一些实施例中，适应于高温、高真空环境的薄蜂窝夹层结构板的蒙皮仅为0.2mm厚的采用±45°铺层的碳纤维薄蒙皮。
一些实施例中，适应于高温、高真空环境的薄蜂窝夹层结构板内的蜂窝芯为本身侧面带通气小孔的有孔铝蜂窝芯。
一些实施例中，发泡胶需要发泡充分能够紧贴上下蒙皮并充实所需要填充的侧面预埋件附近区域的蜂窝芯。
一些实施例中，侧面预埋件周围的发泡胶填充满开孔蜂窝格，并沿着外形在距离侧面预埋件左右约20mm的区域填充发泡胶，其余位置不填充发泡胶。
一些实施例中，在蒙皮表面上每隔50mm×50mm打一个φ1.5mm～φ2mm通气孔。
一些实施例中，打在蒙皮上的通气孔需要贯穿上下蒙皮。
一些实施例中，在温度交变范围变大时，特别是高温更高时，可以考虑在蒙皮表面进一步缩小通气孔的间隔区域。但前提条件是，薄蜂窝夹层结构板的载荷较小。
本发明的适应于高温、高真空环境的薄蜂窝夹层结构板通过减少蜂窝夹层结构板外形四周的发泡胶的填充，以及在蜂窝夹层结构板垂直于蒙皮打通气的方式，使得在温度交变情况下出现的气体膨胀能够迅速随通气孔排出，避免与蜂窝芯相胶接的蒙皮出现较大变形，而导致蒙皮与蜂窝芯之间剥离脱胶，进一步导致蜂窝夹层结构板失效。对航天器在轨热真空环境下薄蜂窝夹层结构板的设计具有较大的借鉴意义。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的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是蜂窝夹层结构板在月面巡视探测器主结构上的位置示意图。
图2是月面巡视器上+Y围板结构和组成示意图。
图3是蜂窝夹层结构板外形四周发泡胶填充典型示意图(隐藏局部蒙皮)。
图4是适应于高温、高真空环境的薄蜂窝夹层结构板垂直于蒙皮表面通气孔的位置示意图。
图中：蒙皮1、蜂窝芯2、胶膜3、发泡胶4、预埋件5。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
下面结合附图进一步阐述本发明。本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明而不用于限制本发明的保护范围。本发明优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
现详细说明根据本发明一种蜂窝夹层结构板。
结合参考图2，本发明提供的月面巡视探测器+Y围板为高温、高真空环境下使用的薄蜂窝夹层结构板，包括：蒙皮1、蜂窝芯2、胶膜3、发泡胶4、预埋件5等组成。预埋件5通常为与蜂窝板近似等高的铝、镁等合金材料加工成的圆柱、或块结构。
参考图2，发泡胶4根据填充的位置不同分填充与预埋件5周围的蜂窝芯2的发泡胶4和填充于薄蜂窝夹层结构板外形四周的发泡胶4。
参考图2，预埋件5可根据在薄蜂窝夹层结构板中位置的不同，分为内部预埋件和位于薄蜂窝夹层结构板外形边缘的侧预埋件。
参考图3，高温、高真空环境下使用的薄蜂窝夹层结构板侧面预埋件5周围的发泡胶填充满侧面预埋件5附近的开孔蜂窝格，并沿着外形在距离侧面预埋件5左右约20mm的区域填充层发泡胶4使之充满相应的开孔蜂窝格，其余位置不填充发泡胶4。
参考图4，薄蜂窝夹层结构板完成成型后，在蒙皮1区域在每个50mm×50mm区域打一个φ1.5mm～φ2mm通气孔。通气孔要求贯穿上下蒙皮1。但注意避开预埋件5及其周围发泡胶4的填充区域。
本发明提供了一种在高温、高真空环境条件下薄蜂窝夹层结构板避免真空出气失效的方法。通过减少蜂窝夹层结构板外形四周的发泡胶的填充和在蜂窝夹层结构板垂直于蒙皮打通气的方法，使得在温度交变情况下出现的气体膨胀能够迅速随通气孔排出，避免与蜂窝芯相胶接的蒙皮出现较大变形，而导致蒙皮与蜂窝芯之间剥离脱胶，进一步导致蜂窝夹层结构板失效。为月球上使用的薄蜂窝夹层结构板的设计提供了一种设计方法。如果温度条件进一步恶劣，特别是高温进一步增高，可以通过加密图4中通气孔的方法达到满足真空出气的要求，但前提是满足承载的要求。
Claims (9)
1.一种适用于高温、高真空环境的薄蜂窝夹层结构板，包括上蒙皮层、下蒙皮层，胶膜层和蜂窝夹层，所述蜂窝夹层包括蜂窝芯，发泡胶和预埋件，所述预埋件包括位于所述结构板内的内部预埋件和位于蜂窝夹层结构板外形边缘的侧预埋件，其特征在于所述上蒙皮层表面打有通气孔，所述通气孔打在蜂窝格中间形成开孔蜂窝格，所述侧预埋件周围的发泡胶按承载情况填充附近的开孔蜂窝格，其余位置不填充所述发泡胶。
2.根据权利要求1所述的适用于高温、高真空环境的薄蜂窝夹层结构板，其特征在于所述上下蒙皮层采用±45°铺层的碳纤维薄蒙皮。
3.根据权利要求2所述的适用于高温、高真空环境的薄蜂窝夹层结构板，其特征在于所述上下蒙皮层各自厚度为0.2mm。
4.根据权利要求1所述的适用于高温、高真空环境的薄蜂窝夹层结构板，其特征在于所述蜂窝芯为自身侧面带通气小孔的有孔铝蜂窝芯。
5.根据权利要求1所述的适用于高温、高真空环境的薄蜂窝夹层结构板，其特征在于沿着所述开孔蜂窝格外形，在距离所述侧预埋件约20mm的区域填充所述发泡胶，其余位置不填充所述发泡胶。
6.根据权利要求5所述的适用于高温、高真空环境的薄蜂窝夹层结构板，其特征在于所述发泡胶发泡充分后紧贴所述上下蒙皮层并充实所需要填充的距所述侧预埋件沿着薄蜂窝夹层结构板外形左右各约20mm的区域的蜂窝芯。
7.根据权利要求1所述的适用于高温、高真空环境的薄蜂窝夹层结构板，其特征在于在所述上蒙皮层表面上每隔50mm×50mm打一个通气孔。
8.根据权利要求1所述的适用于高温、高真空环境的薄蜂窝夹层结构板，其特征在于所述通气孔的大小为
9.根据权利要求1所述的适用于高温、高真空环境的薄蜂窝夹层结构板，其特征在于打在所述上蒙皮层表面上的通气孔需要贯穿所述上下蒙皮层。
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