卫星系统减重是当今世界各国在航天领域普遍遇到的一个技术难题。桁架结构作为航天器结构有效地减轻了系统的重量，且具有许多其它的优异性能：a.净空间值高；b.在空间容易展开或装配；c.空间性能优良，适合应用在大跨甚至超大跨结构中；d.桁架结构是高次超静定结构，具有承受多向受力的性能，其刚度和整体性较好，能有效地承受集中荷载、非对称荷载和各种动力荷载。另外，碳纤维增强树脂基复合材料桁架可以通过结构设计让其热膨胀系数接近于零，由其做成的航天器结构具有很好的空间热稳定性。这些优良性能使桁架结构成为发展最快的一种空间结构形式，广泛地应用于航天器的主承力结构、刚性支撑结构、空间可展开结构和机构及大跨度范围的刚性连接结构中。

　　在国外，大型桁架结构在新一代大容量通讯卫星、中继卫星、电子侦察卫星、航天飞机和空间站等航天器上已得到了广泛应用，大幅度提高了这些飞行器的空间性能。在国内，复合材料多向接头的成型制造技术还处于研制阶段水平，成型工艺的手段较单一，自动化水平较低，复杂结构大多采用手工工艺成型，存在生产效率较低、质量不太稳定、材料利用率相对低、制造周期比较长、制造费用高等缺点。

　　基于上述航天器结构设计的理念，力求在不影响其空间性能的同时减轻结构的重量和提高结构的效率。本文设计中避开了形式复杂、制作繁琐的接头，设计了一个轻型田字形整体空心桁架结构，外形尺寸为302mm×302mm×32mm,其中梁的高度和宽度都为32mm,壁厚1mm。

　　复合材料常规的成型工艺方法是采用金属模具提供制件的外形和尺寸精度，采用模压或真空袋加压保证内部结构的致密性。该桁架结构为整体空心结构，采用传统的金属模具整体成型无法实现脱模，因此必须采用分体成型、脱模后再胶接，而此种方法无法实现整体铺层，纤维的连续性无法保证，会影响框架的整体力学性能。而新型的水溶性芯模可以解决这一难题。

　　为保证框架的整体力学性能，其主体采用T700-12K无纬布准各项同性铺层的方式，为防止表面分层，在内外表面各铺一层碳布以提高表面的整体性和铺层工序的可操作性。采用可溶性材料作为芯模，用真空袋热压罐成型工艺制备的碳纤维/环氧648田字形整体桁架结构件，表面平整光滑、外观质量良好，无损检测未发现疏松分层裂纹等缺陷，内部质量符合规范要求，外形尺寸符合设计指标要求。

　　不同表面处理的试验结果表明：在芯模表面直接粘贴一层单面带胶聚四氟乙烯薄膜，不仅工艺操作性好，固化完成的产品表面光滑平整、外观质量好，而且这种方法处理的芯模可以在最终脱模阶段通过直接清理出薄膜即可将拐角处残留的芯模全部脱出，易于清理。

　　与传统的采用连接接头和杆件胶接成型制备的桁架结构相比，此整体桁架成型制造过程操作简单，可实现整体铺层，保证纤维的连续性，一次固化整体成型无需装配。该桁架整体成型技术在大大缩短工艺流程、减少工序的同时，能够显著减轻结构重量，有效地提高了连接部位的结构强度和桁架的整体力学性能，为航天器复合材料整体框架的研制提供了一种崭新的思路和方法，具有较大的应用价值和经济效益。

　　阅读延伸：《高模低膨胀碳纤维卫星天线的支撑杆的研制》