高模量碳纖維板材具有優(yōu)異導電性，在一定的頻率范圍內能夠完成天線電磁波的發(fā)射或接收，并能承受一定的功率。碳纖維為導電材料，在一定的頻率范圍內，其自身能夠完成天線的電磁波反射和接收功能，尤其是需要指出的是，隨著碳纖維石墨化程度的提高，碳纖維導電性能也顯著增加，高模量碳纖維在導電性能上基本接近金屬的導電性能。因此，高模量碳纖維制作復合材料天線完全可以滿足衛(wèi)星天線電性能指標，能承受高低溫循環(huán)、熱真空等嚴酷的環(huán)境試驗的考核，使其成為星載天線的首選材料。
    
1.碳纖維鋪層設計

      由于碳纖維板材熱膨脹系數(shù)低，隨著纖維拉伸模量的增加，纖維熱膨脹系數(shù)會出現(xiàn)負值?；诘团蛎浀男阅芴攸c，在天線成型過程中通過復合材料內碳纖維鋪層設計，可以使天線在成型過程和實際工作環(huán)境中做到“零膨脹”。
        

      碳纖維復合材料作為一種先進的結構材料，從未來材料的發(fā)展趨勢看，碳纖維復合材料開始逐步取代一些更多的金屬材料，尤其是在衛(wèi)星上有明顯的體現(xiàn)。由于高性能碳纖維不斷優(yōu)化，尤其是兼具高強度高模量MJ系列碳纖維研發(fā)成功，衛(wèi)星天線用復合材料增強纖維逐漸從從凱夫拉纖維、中模碳纖維轉變成了高模碳纖維，目前幾乎所有衛(wèi)星天線均采用了高模量碳纖維，有些衛(wèi)星上碳纖維復合材料的應用率高達85%。

2.衛(wèi)星應用

      在比強度和比模量方面，由于碳纖維定制加工復合材料的比強度、比模量比常用金屬鋁合金高，與鋁合金相比，碳纖維復合材料單向層材料比強度要高出3-4倍，而高模型碳纖維復合單向層材料的比模量要高出5-7倍。衛(wèi)星結構對強度、剛度以及使用環(huán)境的要求與飛機結構和導彈結構的要求有著明顯的差別。在衛(wèi)星的實際使用中采用高模量的碳纖維材料，不僅可以滿足強度還能滿足剛度需求。

      長征五號火箭在火箭助推器、芯一級、芯二級殼體表面長排罩上大量采用碳纖維泡沫夾層結構材料，這種罩體能夠在高溫高壓下正常運作。與金屬材料相比，可減重50%左右，與普通復合材料相比，可減重30%左右。對于一級半入軌的長征五號B火箭來說，這種減重效益更加鮮明。

      芯一級能減重多少，運載能力就可以提升多少，助推器減重與運載能力提高的比例更是高達1.25:1。為此，航天科技集團一院703所把大直徑大厚度碳纖維定制加工復合材料”3+2”蜂窩夾層結構整體成型技術，用在了長征五號B火箭芯一級尾段的壁板和防熱板結構中，替代原有的組合梁結合分瓣玻璃鋼底板的結構方案，成功實現(xiàn)減重約400公斤。

本文網址：http://nhjcyy.com/news/industry-news-118.html