碳纤维与树脂复合的复合材料，作为一种先进的结构材料，已为人们所熟知。从发展趋势看，它将逐步取代更多的金属材料，这一点在卫星上已有明显的体现，有的卫星已有85%的结构采用复合材料制造。碳纤维复合材料之所以在当今卫星结构中占有如此高的比例，这是因为：

　　1、碳纤维复合材料的比强度、比模量在目前常用的结构材料中是最高的。例如用高强型碳纤维复合的单向层合材料的比强度比铝合金大3-4倍，用高模型碳纤维复合的单向层合材料的比模量比铝合金大5~7倍。卫星结构对强度、刚度以及使用环境的要求，与飞机结构和导弹结构的要求有明显差别。卫星结构设计要解决的主要问题，则是在满足强度的条件下主要解决刚度问题。所以在卫星结构中要采用具有一定强度的高模量复合材料，主要用高模量或超高模量碳纤维作增强材料，可以大幅度减轻卫星结构质量。

　　2、碳纤维复合材料具有良好的尺寸稳定性，利用这种特性来满足卫星在太空环境中一些特殊要求。例如卫星运行在地球静止轨道，其环境温度的变化很大，高温约+l20℃，低温约-160℃，许多直接暴露在此环境工作的部件（如天线等）要求具有高的尺寸稳定性，而碳纤维的径向膨胀系数为负值，通过铺层设计可制成膨胀系数近于零的复合材料，用于制造在太空高低温交变环境下要求结构尺寸稳定的结构。

　　3、碳纤维复合材料具有各向异性，其性能具有可设计性。用碳纤维增强的单向层合复合材料，顺纤维方向的拉伸强度比垂直于纤维方向的拉伸强度大20-30倍。根据结构受力，通过铺层设计，对复合材料结构件有可能进行优化设计。

　　4、复合材料耐疲劳和阻尼减震性好。卫星在发射阶段承受运载火箭的振动和冲击，星上众多精密仪器、电子线路和继电器等对振动很敏感，利用复合材料本身具有良好的阻尼特性，可根据需要设计具有一定阻尼特性的阻尼结构。

　　5、成型工艺简单。复合材料产品的制造是直接用原材料铺叠成型后，经加温加压制成，所以复合材料的复合过程就是产品的成型过程，可以使复合材料结构整体成型或共固化，这样制成的产品整体性好，结构效率高，可减少产品零件和连接件数量，降低产品成本。

　　因此，当今卫星的主承力结构件、次承力结构件甚至地面装置，尽量采用复合材料制造。由于在卫星上广泛采用复合材料，使卫星结构质量与卫星总质量之比降到5%以下。这对于当今发展应用技术卫星是很有意义的，因为为了提高应用技术卫星的商业竞争能力，在运载火箭有限的推力下，结构质量减轻了，可增加有效载荷，将可获得更大的利润。例如国际通信卫星5号（IntersatV)的中心承力筒原为铝合金结构，后改为碳面板铝蜂窝夹层结构，减重9kg。虽然造价增加30%，但由于质量减轻了，使通信电话线路增加2000条，卫星寿命以7年计算，仅此一项改进可盈利3000万美元，几乎是该卫星的发射费用。

　　阅读延伸：《M40碳纤维卫星承力筒研制技术》