復(fù)合材料因其具有質(zhì)輕、高模量、高強(qiáng)度、可設(shè)計(jì)、耐高溫、熱穩(wěn)定性優(yōu)異、抗疲勞、抗腐蝕、工藝性好等優(yōu)點(diǎn),非常適合于對承載及輕量化均有極致要求的航天器結(jié)構(gòu)。從20世紀(jì)50年代開始,美國、俄羅斯、歐洲等國家已經(jīng)開始利用復(fù)合材料的高強(qiáng)、高模、耐高溫、輕質(zhì)等特性將其應(yīng)用于航天領(lǐng)域。隨著復(fù)合材料技術(shù)的不斷發(fā)展,其在航天領(lǐng)域中的應(yīng)用水平不斷提高、應(yīng)用范圍不斷深入,目前基本已經(jīng)覆蓋了導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星、飛船等系統(tǒng)的所有結(jié)構(gòu)中,包括承力結(jié)構(gòu)、次級結(jié)構(gòu)、防熱(耐熱)結(jié)構(gòu)及其他功能結(jié)構(gòu)等。同時(shí),隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展及各國探索領(lǐng)域的不斷深遠(yuǎn),對先進(jìn)復(fù)合材料的需求亦在隨之提升,先進(jìn)復(fù)合材料的發(fā)展及應(yīng)用已經(jīng)成為航天領(lǐng)域公認(rèn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。NASA技術(shù)路線圖(2015)中明確指出,材料為航天后續(xù)關(guān)鍵技術(shù),包括輕量化結(jié)構(gòu)材料、計(jì)算設(shè)計(jì)材料、柔性材料、耐極端環(huán)境材料及特殊(功能)材料等。
一、航天器結(jié)構(gòu)簡介 航天器為在地球大氣以外宇宙空間執(zhí)行探索、開發(fā)、利用太空及地球以外天體的特定任務(wù)的飛行器。根據(jù)是否載人可分為無人航天器和載人航天器。我國無人航天器包括衛(wèi)星、空間探測器、貨運(yùn)飛船、空間平臺(tái)等;載人航天器分為載人飛船、空間站、空間試驗(yàn)室等。 航天器結(jié)構(gòu)是指為航天器提供總體構(gòu)型,為各分系統(tǒng)儀器設(shè)備提供支撐,承受和傳遞載荷,并保持一定剛度和尺寸穩(wěn)定性的部件或附件結(jié)構(gòu)的總稱。航天器結(jié)構(gòu)根據(jù)其功能可分為3類。 (1)主承力結(jié)構(gòu):指與運(yùn)載對接,實(shí)現(xiàn)載荷在火箭與航天器間的傳遞,構(gòu)成主傳力路徑的結(jié)構(gòu),是航天器結(jié)構(gòu)中的核心。目前我國航天器主承力結(jié)構(gòu)形式主要包括:中心承力筒式,如DFH-4平臺(tái)衛(wèi)星;箱板式/板筒式,如小衛(wèi)星;桁架式如嫦娥三號著陸器及殼體式,如載人神舟飛船。 (2)功能結(jié)構(gòu):指除了起傳遞載荷和支撐作用外還具有其他功能的結(jié)構(gòu),包括密封結(jié)構(gòu)、多功能結(jié)構(gòu)、防熱結(jié)構(gòu)、高尺寸穩(wěn)定結(jié)構(gòu)等。 (3)次級結(jié)構(gòu):指與主結(jié)構(gòu)相連,用于支撐航天器上設(shè)備和保持航天器外形,與主結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成航天器整體構(gòu)型的附件結(jié)構(gòu),如蜂窩板、太陽翼基板、大型空間機(jī)械臂、伸展臂、天線反射面、設(shè)備、支架等。 二、復(fù)合材料在航天器結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用 2.1航天用復(fù)合材料 航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯著的特點(diǎn)是剛度設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校核,同時(shí)要求輕量化、耐空間(極端)環(huán)境。復(fù)合材料優(yōu)異的比模量、比強(qiáng)度特性可以在滿足剛度、強(qiáng)度要求的前提下,大幅提升結(jié)構(gòu)承載比。同時(shí)復(fù)合材料突出的結(jié)構(gòu)工藝一體化設(shè)計(jì)優(yōu)勢,可方便的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化、增加結(jié)構(gòu)新功能。 航天器結(jié)構(gòu)中最為常見的復(fù)合材料主要包括碳纖維樹脂基復(fù)合材料、凱芙拉纖維樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料等。根據(jù)功能不同,可將航天器結(jié)構(gòu)中的復(fù)合材料分為兩類: (1)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是航天領(lǐng)域中首先應(yīng)用的復(fù)合材料,作為各種航天器的結(jié)構(gòu)材料,用于承受和傳遞載荷、保證結(jié)構(gòu)所需的強(qiáng)度和剛度、以及安裝和保護(hù)航天器上的各種設(shè)備; (2)功能復(fù)合材料是目前日益得到重視和發(fā)展的新型復(fù)合材料,可完成航天器的一種或幾種特殊功能,例如,防熱、透波、隱身(吸波)、抗輻射、耐磨、阻尼、導(dǎo)熱等。 隨著復(fù)合材料的發(fā)展,往往一種復(fù)合材料同時(shí)起著結(jié)構(gòu)和功能的作用,因此結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料的界線已不明顯。 2.2復(fù)合材料在航天器結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用歷程 復(fù)合材料在我國航天器結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用歷程,經(jīng)歷了4個(gè)階段:初步應(yīng)用、快速發(fā)展、廣泛應(yīng)用及擴(kuò)展應(yīng)用。每個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)可以從復(fù)合材料在主承力結(jié)構(gòu)、次級結(jié)構(gòu)、熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中體現(xiàn)。 2.2.1初步應(yīng)用 初步應(yīng)用階段對應(yīng)1970~1985年,隨著中國第一顆航天器東方紅一號的研制,復(fù)合材料開始應(yīng)用于航天器結(jié)構(gòu)。 2.2.1.1承力結(jié)構(gòu) 在這一階段中,由于當(dāng)時(shí)的中國航天不掌握大承載復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)技術(shù),此時(shí)復(fù)合材料在承載結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用僅限于次級結(jié)構(gòu)。具有里程碑意義的典型產(chǎn)品為東方紅一號及東方紅二號。 1970年成功發(fā)射的東方紅一號,開啟了我國航天器結(jié)構(gòu)研制歷程。其主結(jié)構(gòu)為球形72面體鋁合金蒙皮骨架式殼體結(jié)構(gòu),在結(jié)構(gòu)中采用了玻璃纖維承力錐,見圖1(a),開啟了復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的歷程。
圖1DFH-1衛(wèi)星與DFH-2衛(wèi)星 1984年第一代通信衛(wèi)星東方紅二號[圖1(b)]成功發(fā)射,其主結(jié)構(gòu)為鈦波紋中心承力筒,除主結(jié)構(gòu)外,衛(wèi)星采用了8根碳纖維管膠接而成的空間桁架,此外其電池殼也嘗試使用了復(fù)合材料。 2.2.1.2防熱結(jié)構(gòu) 防熱結(jié)構(gòu)用復(fù)合材料是典型的功能復(fù)合材料。1975年我國首顆返回式衛(wèi)星成功發(fā)射,標(biāo)示著我國突破了地球軌道返回式防熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)及實(shí)現(xiàn)技術(shù)。自此,單次返回式衛(wèi)星(地球軌道)防熱體系及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想一直沿用至今。 返回式衛(wèi)星防熱結(jié)構(gòu)采用全燒蝕防熱技術(shù),其防熱材料為密度1.2 g/cm3的酚醛-滌綸燒蝕防熱(復(fù)合)材料,可以耐受熱流密度為3 MW/m2以上的氣動(dòng)加熱環(huán)境,如圖2所示。
圖2返回式衛(wèi)星防熱結(jié)構(gòu) 2.2.2快速發(fā)展 1985~1999年隨著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仿真技術(shù)的發(fā)展,復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)了在航天器結(jié)構(gòu)中的大規(guī)模應(yīng)用。 2.2.2.1主承力結(jié)構(gòu) 在掌握了復(fù)合材料大承載結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真、驗(yàn)證及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上,這一時(shí)期復(fù)合材料成功應(yīng)用至航天器主承力結(jié)構(gòu)(平臺(tái))中。同時(shí)期亦掌握了碳蒙皮/鋁蒙皮鋁蜂窩夾層板的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)技術(shù)。具有里程碑意義的典型代表產(chǎn)品為東方紅三號波紋承力筒[圖3(a)]以及資源一號蒙皮加筋承力筒[圖3(b)],此二者的誕生標(biāo)志著我國掌握了大承載輕量化主承力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù),開啟了我國大承載衛(wèi)星研制的歷程,航開器開始具備國際競爭力。配合碳/鋁蒙皮鋁蜂窩夾層板共同實(shí)現(xiàn)了東方紅三號平臺(tái)及資源一號平臺(tái)的誕生,其結(jié)構(gòu)質(zhì)量比優(yōu)于同期國內(nèi)所有衛(wèi)星。
圖3快速發(fā)展時(shí)期承力筒 2.2.2.2太陽翼基板 太陽翼基板是最早應(yīng)用復(fù)合材料的次級結(jié)構(gòu)之一,在這一時(shí)期,我國攻克并全面掌握了剛性太陽翼稀疏網(wǎng)格面板設(shè)計(jì)與工藝技術(shù)(圖4)。1999年我國自研的中型太陽翼資源一號、小型太陽翼實(shí)踐五號首飛成功,至同年底自研大型東方紅三號太陽翼在軌成功展開,標(biāo)志著我國掌握了大、中、小型一次展開剛性太陽翼研制技術(shù),全面實(shí)現(xiàn)太陽翼自研。
圖4剛性太陽翼稀疏網(wǎng)格面板 2.2.3廣泛應(yīng)用 2000~2010年是我國航天技術(shù)迅速發(fā)展的10年。隨著先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)、復(fù)合材料優(yōu)化技術(shù)、先進(jìn)成型工藝技術(shù)的突破,復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于航天器各類結(jié)構(gòu)中。 2.2.3.1主承力結(jié)構(gòu) 在掌握了大承載輕量化復(fù)材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真、優(yōu)化、驗(yàn)證技術(shù)的基礎(chǔ)上,成功研制了DFH-4平臺(tái)蜂窩夾層承力筒[圖5(a)]、導(dǎo)航二期全復(fù)材波紋承力筒[圖5(b)]等主承力結(jié)構(gòu),并在蜂窩板技術(shù)的基礎(chǔ)上突破了蜂窩板預(yù)埋/后埋技術(shù)。實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)承載比的大幅提升。
圖5廣泛應(yīng)用時(shí)期的典型承力筒結(jié)構(gòu) 在DFH-4平臺(tái)的基礎(chǔ)上,采用優(yōu)化技術(shù),發(fā)展出了DFH-3B、DFH-4E、DFH-4SP等多個(gè)適應(yīng)范圍不同的通信衛(wèi)星新平臺(tái),極大的提升了平臺(tái)的靈活性及競爭優(yōu)勢。尼日利亞星、委內(nèi)瑞拉星等衛(wèi)星的成功發(fā)射標(biāo)志著我國航天技術(shù)成功進(jìn)軍了國際市場,達(dá)到國際水平。 2.2.3.2次級結(jié)構(gòu) 得益于復(fù)雜曲面復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝成型技術(shù)的突破,復(fù)合材料大量應(yīng)用至航天器次級結(jié)構(gòu)中,使得大型、復(fù)雜的次級結(jié)構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)。包括相機(jī)大梁支架[圖6(a)]、大型在軌伸展臂、復(fù)雜結(jié)構(gòu)支架[圖6(b)]、高精度天線陣、大型天線肋[圖6(c)]、高精度多曲面天線、耐高溫發(fā)動(dòng)機(jī)支架等。
圖6典型次級結(jié)構(gòu) 2.2.3.3太陽翼 經(jīng)過數(shù)10年的自主創(chuàng)新,我國攻克了二維多次展開剛性太陽翼技術(shù),發(fā)射數(shù)量大幅增加,形成了東三、東四(圖7)、遙感、導(dǎo)航等多個(gè)產(chǎn)品型譜,剛性太陽翼技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。2007年,國內(nèi)最大的剛性太陽翼東四平臺(tái)太陽翼隨尼日利亞星在軌成功展開,標(biāo)志我國太陽翼產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了出口零突破。
圖7DFH-4平臺(tái)太陽翼 2.2.3.4防熱結(jié)構(gòu) 隨著神舟1號載人飛船的成功回收,標(biāo)志著我國突破了地球軌道載人返回防熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真、試驗(yàn)、實(shí)現(xiàn)技術(shù)。從1999年神舟1號發(fā)射成功至今,已經(jīng)成功發(fā)射了11艘神舟飛船。神舟飛船防熱結(jié)構(gòu)采用全燒蝕防熱技術(shù)(圖8),主要防熱材料為密度0.71 g/cm3的酚醛玻璃鋼填充耐燒蝕復(fù)合材料。
圖8飛船防熱結(jié)構(gòu) 2.2.4擴(kuò)展應(yīng)用 擴(kuò)展應(yīng)用階段對應(yīng)2010年至今,得益于材料、設(shè)計(jì)、工藝、設(shè)備多領(lǐng)域技術(shù)的井噴式創(chuàng)新,結(jié)構(gòu)開始朝著多樣化、功能化方向發(fā)展。同時(shí),隨著國產(chǎn)高模量碳纖維在原材料、成型、工藝控制及性能穩(wěn)定性上的突破,航天器主承力結(jié)構(gòu)及次級結(jié)構(gòu)上開始大范圍使用國產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料。 2.2.4.1主承力結(jié)構(gòu) 在掌握編織、纏繞、梁板復(fù)合等設(shè)計(jì)、工藝、優(yōu)化技術(shù)的基礎(chǔ)上,這一時(shí)期涌現(xiàn)了大批多功能輕量化大承載平臺(tái),包括以桁架及梁板復(fù)合結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的DFH-5平臺(tái)、探月二期、探月三期平臺(tái)、桁架式多星發(fā)射的北斗三期平臺(tái)、具有高尺寸穩(wěn)定性載荷結(jié)構(gòu)一體化的遙感衛(wèi)星平臺(tái)等。主承力結(jié)構(gòu)逐步向多樣化、功能化、輕量化發(fā)展。 2013開始,在航天器結(jié)構(gòu)中全面開始國產(chǎn)高模碳纖維BHM3(圖9)的推廣工作。截止目前為止,國產(chǎn)BHM3高模量碳纖維已大范圍應(yīng)用于主結(jié)構(gòu)及次級結(jié)構(gòu)中,包括DFH-5平臺(tái)主結(jié)構(gòu)及蜂窩板、高軌遙感衛(wèi)星主結(jié)構(gòu)及蜂窩板、遙感平臺(tái)相機(jī)結(jié)構(gòu)、導(dǎo)航衛(wèi)星主結(jié)構(gòu)。
圖9國產(chǎn)碳纖維BHM3性能 2.2.4.2次級結(jié)構(gòu) 新材料及成型工藝、新型功能材料、優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展,促使這一時(shí)期的次級結(jié)構(gòu)同樣呈現(xiàn)出了多樣化、大承載、輕量化、功能化的特點(diǎn)。大幅提高了航天器系統(tǒng)效率、擴(kuò)大了結(jié)構(gòu)功能范圍。典型的產(chǎn)品包括復(fù)雜多向大承載接頭、空間機(jī)械臂[圖10(a)]、高穩(wěn)定一體化結(jié)構(gòu)、大變形豆莢桿、MFC振動(dòng)抑制結(jié)構(gòu)[圖10(b)]等。
圖10多功能次級結(jié)構(gòu) 太陽翼突破了二維二次展開、半剛性太陽翼、柔性太陽翼等先進(jìn)技術(shù),躋身國際先進(jìn)水平,同時(shí),絕大多數(shù)在研大、中、小型太陽翼基板均采用了國產(chǎn)碳纖維,實(shí)現(xiàn)了材料自主可控。 2.2.4.3防熱結(jié)構(gòu) 面對探月、重復(fù)使用等新任務(wù)帶來的新挑戰(zhàn)。這一時(shí)期中,在輕質(zhì)、高熱流密度新型防熱材料技術(shù)突破的基礎(chǔ)上,通過采用密度為0.5 g/cm3的蜂窩增強(qiáng)低密度燒蝕防熱材料體系,成功突破了月球軌道長時(shí)返回防熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真、試驗(yàn)、實(shí)現(xiàn)技術(shù),保障了我國探月工程的順利實(shí)施。同時(shí)對防熱結(jié)構(gòu)開展功能性設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了可拆卸式防熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)的突破,為后續(xù)重用航天器的順利研制奠定基礎(chǔ)。 三、復(fù)合材料在航天器結(jié)構(gòu)應(yīng)用中的展望 經(jīng)過幾十年的發(fā)展,中國航天已經(jīng)從解決有無到撐起了國家脊梁,不久的將來將建設(shè)中國空間站、實(shí)現(xiàn)月球采樣返回、火星巡視探測(圖11),后續(xù)還將繼續(xù)開展小行星探測、木星探測,實(shí)現(xiàn)載人登月、建立月球基地、建立兆瓦級太陽能電站等。
圖11火星巡視器 面對高精尖衛(wèi)星應(yīng)用、深空探測、在軌服務(wù)等任務(wù)。未來復(fù)合材料在航天器結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用將越來越廣泛,其在航天器結(jié)構(gòu)中的發(fā)展趨勢可以歸納為:輕量化、功能化、智能化。 3.1輕量化 輕量化是航天器結(jié)構(gòu)永恒的追求之一,面對后續(xù)任務(wù)的挑戰(zhàn),輕量化的主要需求方向如下。 (1)輕量化超大承載結(jié)構(gòu)。深空探測、載人登月等任務(wù)要求的主結(jié)構(gòu)承載能力較當(dāng)前已有結(jié)構(gòu)將提高數(shù)倍。亟需從新材料、新工藝中尋找思路,發(fā)展輕質(zhì)超大承載結(jié)構(gòu)構(gòu)型、設(shè)計(jì)、工藝、一體化技術(shù),實(shí)現(xiàn)超大承載輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)質(zhì)的改變。有學(xué)者研究大承載輕量化復(fù)合材料紡錘桿,實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)質(zhì)量小于4 kg時(shí)承載能力大于12 t。 (2)傳統(tǒng)承載結(jié)構(gòu)輕量化。通過新構(gòu)型、新工藝、新材料的創(chuàng)新應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)承載結(jié)構(gòu)輕量化,提升結(jié)構(gòu)效率及產(chǎn)品競爭力。如采用纏繞成型工藝制造網(wǎng)格承力筒(圖12),相較同等承載能力的蜂窩承力筒,筒殼結(jié)構(gòu)將減重15%~20%、生產(chǎn)周期可縮短1/2、并有效減少對先進(jìn)碳纖維的依賴。
圖12網(wǎng)格筒 (3)耐極端環(huán)境承載結(jié)構(gòu)輕量化。在火星探測、小行星探測等任務(wù)中,巡視器將面臨在空間熱、輻射、真空、大范圍溫度變化等極端環(huán)境下的大承載結(jié)構(gòu)輕量化問題,亟需突破創(chuàng)新輕量化構(gòu)型設(shè)計(jì)、耐極端環(huán)境結(jié)構(gòu)材料一體化、創(chuàng)新制備工藝、耐極端環(huán)境功能材料等關(guān)鍵技術(shù)。
3.2功能化 結(jié)構(gòu)功能化,功能結(jié)構(gòu)化是結(jié)構(gòu)發(fā)展的必然趨勢。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)功能化需求主要體現(xiàn)在以下方面。 (1)高導(dǎo)熱高導(dǎo)電功能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。航天器在軌后向、背太陽面溫差大,需要進(jìn)行熱控;系統(tǒng)中設(shè)備接地需要結(jié)構(gòu)具有導(dǎo)電性。傳統(tǒng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)不具備導(dǎo)電及導(dǎo)熱能力,開發(fā)高導(dǎo)熱高導(dǎo)電功能復(fù)合材料結(jié)構(gòu),可大幅提高系統(tǒng)效率。亟需突破的技術(shù)包括高導(dǎo)熱/導(dǎo)電復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)、高導(dǎo)熱/熱穩(wěn)定復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化、復(fù)合材料纖維與樹脂熱協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì)技術(shù)等。 (2)超高尺寸穩(wěn)定性一體化結(jié)構(gòu)。超靜、超穩(wěn)、高分航天器面臨微米級在軌尺寸穩(wěn)定的新挑戰(zhàn)。由于復(fù)合材料具有膨脹系數(shù)可設(shè)計(jì)的獨(dú)特優(yōu)勢,因此是此類結(jié)構(gòu)的首選材料之一。亟需突破微米級尺寸穩(wěn)定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、微米級結(jié)構(gòu)變形仿真、微米級結(jié)構(gòu)地面/在軌測量方法評價(jià)等技術(shù)。 (3)耐極端環(huán)境輕質(zhì)防熱結(jié)構(gòu)。在火星探測、小行星探測等任務(wù)中,面臨極端行星再入輕量化熱防護(hù)結(jié)構(gòu)問題,亟需開發(fā)具有極端輕質(zhì)、高熱流密度、耐極端環(huán)境的新型防熱材料;突破深空再入過程“氣-固-熱”耦合分析等技術(shù)。 3.3智能化 載人航天、月球基地,載人登月、載人登火等任務(wù),對結(jié)構(gòu)提出了更高的要求:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)智能化、結(jié)構(gòu)狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)、結(jié)構(gòu)變形可控可重構(gòu)(圖13),具體表現(xiàn)如下。
圖13智能結(jié)構(gòu) (1)智能設(shè)計(jì)制造與數(shù)字孿生,為了解決傳統(tǒng)以設(shè)計(jì)載荷為依據(jù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裕度大、結(jié)構(gòu)狀態(tài)不精確等問題,亟需開展以數(shù)字孿生為基礎(chǔ)的智能設(shè)計(jì)及制造技術(shù)研究,實(shí)現(xiàn)全周期實(shí)際載荷辨識(shí)、全周期過程仿真及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與智能制造。 (2)智能感知與監(jiān)測,結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)狀態(tài)感知與預(yù)報(bào)的重要手段,已經(jīng)有諸多的研究成果,實(shí)現(xiàn)航天器結(jié)構(gòu)在軌及全周期健康監(jiān)控的工程化,仍需解決的關(guān)鍵問題為:傳感器與結(jié)構(gòu)連接相容性設(shè)計(jì)與評價(jià)準(zhǔn)則、傳感器在軌精度保持技術(shù)、結(jié)構(gòu)在軌故障診斷策略等。 (3)信息感知與控制,在軌大尺度柔性天線、太陽能電站等大型在軌組裝結(jié)構(gòu)面臨超大尺寸柔性結(jié)構(gòu)分布式控制難題,亟需開展傳感器-驅(qū)動(dòng)器與結(jié)構(gòu)連接相容性設(shè)計(jì)、基于控制效能的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)適配技術(shù)、結(jié)構(gòu)響應(yīng)感知與識(shí)別、結(jié)構(gòu)響應(yīng)分布式控制策略等技術(shù)研究。 四、結(jié)語 (1)復(fù)合材料有許多優(yōu)異性能,尤其適用于航天器結(jié)構(gòu)。其在航天器結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用,貫穿整個(gè)航天器結(jié)構(gòu)研制史,先后經(jīng)歷了初步應(yīng)用、快速發(fā)展、廣泛應(yīng)用及擴(kuò)展應(yīng)用四個(gè)典型階段。 (2)面對高精尖衛(wèi)星應(yīng)用、深空探測、在軌服務(wù)等后續(xù)航天任務(wù)需求,航天器復(fù)合材料結(jié)構(gòu)將面臨輕量化、大承載、耐極端環(huán)境、超穩(wěn)、智能化等新問題、新挑戰(zhàn)。 (3)航天領(lǐng)域?qū)ο冗M(jìn)復(fù)合材料需求迫切,亟需以新工藝、新材料、新設(shè)計(jì)、新仿真、新設(shè)備等先進(jìn)單項(xiàng)技術(shù)為切入點(diǎn),加強(qiáng)單項(xiàng)技術(shù)的交叉與融合,提高系統(tǒng)集成創(chuàng)新能力,實(shí)現(xiàn)航天器系統(tǒng)的升級與變革。 portant; overflow-wrap: break-word !important;">（來源：石文靜,高峰,柴洪友.復(fù)合材料在航天器結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用與展望[J].宇航材料工藝,2019,49(04):1-6.）（文章來源：復(fù)合材料與工程）
在我國航天器研制領(lǐng)域,從航天器研制初期即開始應(yīng)用復(fù)合材料,其應(yīng)用貫穿我國航天器結(jié)構(gòu)研制史,隨著我國航天技術(shù)的不斷進(jìn)步,先進(jìn)復(fù)合材料與型號需求在矛盾中相互引領(lǐng)、共同發(fā)展。本文從我國航天器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā),以時(shí)間為軸綜合闡述復(fù)合材料在我國航天器結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用及發(fā)展歷程,并結(jié)合后續(xù)航天任務(wù)規(guī)劃,對復(fù)合材料在航天器結(jié)構(gòu)中的發(fā)展趨勢進(jìn)行展望。
portant; overflow-wrap: break-word !important;">版權(quán)聲明：復(fù)材云集尊重版權(quán)并感謝每一位作者的辛苦付出與創(chuàng)作；除無法溯源的文章，我們均在文末備注了來源；如文章視頻、圖片、文字涉及版權(quán)問題，請第一時(shí)間聯(lián)系我們，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容！
