我国早期卫星哪些结构使用了碳纤维材料
我国早期的卫星有哪些结构使用了碳纤维复合材料自从1984年碳纤维复合材料喇叭天线支撑筒和消旋支架在东方红2号通信广播卫星上首次使用以后，几十年来，高性能纤维复合材料在国内卫星结构上获得广泛的应用。1986年开始研制的东方红3号通信广播卫星,1989年开始研制的地球资源卫星1号，以及在研的其它应用技术卫星，用复合材料制成的结构件占卫星结构的80~85%。应用结果表明，卫星结构质量不断减小，占卫星总质量的百分数，由原来大于15%下降到6%~7%，获得了可观的结构效益和经济效益。
(1)碳纤维波纹壳直径为920mm，结构高度为235mm，由4块梯形波纹结构件和上、下框组装胶粘而成。每块结构件为33个波纹，采用高模量碳纤维环氧预浸料，按±45°、0°和±45°铺叠而成。该壳与国外E公司的碳纤维波纹壳相比，轴向压缩临界应力提高19%，压缩弹性模量提高26%；与国内TA3钛合金波纹壳相比，在等质量下承载能力提高90%。
(2)碳纤双峰波纹承力筒质量为25kg，是国内早期卫星上最大的（碳纤维复合材料主承力结构件）。该产品的结构高度为1983mm，筒体由48个双曲组合高效波纹(双峰波纹)构成封闭型筒形结构，上段为直形筒体，内径1088mm；下段为锥形筒体，大端的内径为1166mm；筒体外部加强件由端框、隔框、长桁和支撑件组成；结构各部分厚度不等，最薄为0.32mm，最厚为5.5mm，是一个变厚度薄壁整体结构件。结构各要素全部采用高模量碳纤维复合材料制造，采用3向整体成型工艺，将各加强件与筒体一次完成固化。制造技术最难点就在于不但要使框、长桁和各类支撑件共400多个坯件与筒体一次成型完成固化，还应保证整体和各局部的尺寸精度。该产品已经通过了一系列使用条件考核，于1994年和1997年2次发射升空，通过了飞行考验，结构质量比铝合金件轻65%，获得显著的结构效益。
(3)碳纤维复合材料与铝合金混合型加筋结构采用高模量碳纤维复合材料制成蒙皮、纵向帽形桁条、异型框，用铝合金制成上、下端框和各种接头，用粘接法将这些零件组装成产品。研制出结构高度分别为1300mm、1620mm,内径为1187.6mm2种加筋壳，均通过了使用条件试验,并用在相关卫星上。
(4)（碳纤维复合材料面板蜂窝夹层结构）。该夹层结构具有质量轻，高的弯曲刚度，良好的气密性和隔热性，可制成整体结构，减少装配工作量，由于具有诸多优越性，从而在国内卫星结构中获得广泛的应用。东方红2号通信广播卫星上，蜂窝夹层结构主要用于太阳能电池圆柱壳和抛物面反射器。而东方红3号通信广播卫星大量应用蜂窝夹层结构件，如能源系统的太阳电池阵,有6块1720mm×2 220mm碳纤维网格面板铝蜂窝夹层结构件，通信系统的双栅抛物面天线反射器，结构系统应用大小不等的20块碳纤维面板铝蜂窝夹层结构。在资源卫星和其它应用技术卫星上，夹层结构的用量比东方红3号还多。夹层结构件在整星结构中占有很大比例，减小了卫星结构质量，增加了有效载荷。
几十年来，国内采用复合材料做卫星结构取得了明显的进展，并有较多的产品通过了飞行考验，个别产品的设计已由等效替换设计，过渡到根据复合材料特点为充分发挥其性能的优化设计；在制造技术方面，已较熟练地掌握了复合材料产品成型的真空袋-热压罐法、缠绕法、模压法、热胀软模成型和共固化成型等工艺技术；建立了包括（超声C扫描、X射线、激光全息照相等无损探伤方法），对保证复合材料产品的质量发挥了作用；应用复合材料制成的主承力结构件通过了各项试验，并发射升空，通过了飞行考验。以上尽管应用范围较大、效果较好，但从国内卫星应用复合材料的实际情况看，为了充分发挥复合材料的优越性，仍有不少问题等待攻克和探讨。
阅读延伸：《卫星用碳纤维复合材料蜂窝夹芯板工艺分析 》