航天器的多功能結(jié)構(gòu)及其制造

王秀民

【摘要】我國的經(jīng)濟社會不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，各項技術(shù)工藝達到了國際先進標準。以航天器為例，我國研制了新型航天器，擴展了傳統(tǒng)航天器的功能結(jié)構(gòu)，提升了航天器的制造水平，在一定程度上提高了我國的空間飛行效率。本文將具體探討航天器的多功能結(jié)構(gòu)及其制造工藝，希望能為相關(guān)人士提供一些參考。

【關(guān)鍵詞】航天器；多功能結(jié)構(gòu)；制造工藝

在航天器的制造過程中，我國應(yīng)用了多功能結(jié)構(gòu)制造技術(shù)，這一技術(shù)具有集成性特征，集微電子技術(shù)、新型電纜技術(shù)、自動化技術(shù)為一體，可以收獲良好的應(yīng)用效果。與傳統(tǒng)航天器相比，多功能結(jié)構(gòu)航天器具有明顯優(yōu)勢，因此應(yīng)該把握多功能結(jié)構(gòu)航天器的制造工藝。

1多功能結(jié)構(gòu)航天器概述

1.1結(jié)構(gòu)組成

對多功能結(jié)構(gòu)航天器的結(jié)構(gòu)組成進行分析，可以發(fā)現(xiàn)航天器的整體結(jié)構(gòu)形式為蜂窩夾層形式，是由主板系統(tǒng)、蜂窩結(jié)構(gòu)、功能系統(tǒng)等主要結(jié)構(gòu)組成的。上述的組成結(jié)構(gòu)可以承載航天器的重量，傳遞航天器輸出的電信號，并對外部環(huán)境進行監(jiān)測和遙控，獲取溫度數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)等等。具體來說，航天器的結(jié)構(gòu)具有以下的幾個功能：第一個功能是機械連接功能，可以通過粘合劑把不同的結(jié)構(gòu)要素組合起來。第二個功能是遙測功能，可以對外部環(huán)境進行動態(tài)監(jiān)測。第三個功能是供電功能，可以依靠變換電源提供持續(xù)穩(wěn)定的電力。第四個功能是通信功能，可以通過電纜等進行信息數(shù)據(jù)的傳遞。第五個功能是散熱功能，可以依靠復(fù)合導(dǎo)熱板驅(qū)散熱量。第六個功能是控制功能，可以通過熱管進行溫度控制等。

1.2技術(shù)要求

在進行多功能結(jié)構(gòu)航天器制造的過程中，需要滿足以下的幾項技術(shù)指標：第一是精度指標，在制造航天器時，要對航天器的結(jié)構(gòu)尺寸進行控制，并注重航天器的外形垂直程度、平行程度等等。第二是位置指標，航天器各個結(jié)構(gòu)應(yīng)該處在固定位置上，如通信設(shè)備應(yīng)該在航天器的接口位置，和輸電系統(tǒng)連接起來。第三是功能指標，多功能航天器的最突出特征就是其多功能性，因此需要保障航電氣的供電能力、導(dǎo)熱能力等等。

2多功能結(jié)構(gòu)航天器的制造工藝

2.1制造材料

對多功能結(jié)構(gòu)航天器的制造流程進行分析，可以發(fā)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)需要采用不同的材料：在航天器的面板制造中，應(yīng)該使用鋁板材料等，在航天器的機械連接系統(tǒng)中，應(yīng)該采用鋁棒材料，在航天器的蜂窩結(jié)構(gòu)中，應(yīng)該采用鋁箔材料等。為了實現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)的有機組合，技術(shù)人員還需要應(yīng)用大量的膠黏劑，并把膠黏劑的固化溫度控制在九十攝氏度左右。

2.2制造難點

多功能結(jié)構(gòu)航天器的制造流程相對復(fù)雜。在進行生產(chǎn)加工制造的過程中，需要先以夾層的航天器艙板作為載體，然后在艙板上的蜂窩結(jié)構(gòu)中形成各個分系統(tǒng)，如測控系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等等，并應(yīng)用粘膠劑，把不同的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組合在一起。在結(jié)構(gòu)組合的過程中，多功能結(jié)構(gòu)航天器整體穩(wěn)定性會受到影響，因此應(yīng)該在固化溫度條件下，對結(jié)構(gòu)整體施加壓力。多功能結(jié)構(gòu)航天器的不同結(jié)構(gòu)質(zhì)量不同，其抗壓的能力和對溫度的適應(yīng)情況也有較大差異，因此在進行航天器制造時，應(yīng)該注重以下的幾個制造難點。

第一是航天器的散熱性。多功能結(jié)構(gòu)航天器有多個結(jié)構(gòu)組成部分，這些結(jié)構(gòu)的散熱情況不一，如果僅以航天器的一個結(jié)構(gòu)作為依據(jù)，采用普通的散熱方法，難以提高航天器的散熱速度和散熱效率。第二是航天器的安全性。多功能結(jié)構(gòu)航天器中有完備的通信系統(tǒng)，在傳輸電信號的過程中，可能會受到外界的侵擾，出現(xiàn)傳輸失誤，因此需要對航天器進行安全防護。第三是航天器的精準性。多功能結(jié)構(gòu)航天器的尺寸結(jié)構(gòu)會對其整體性能產(chǎn)生重要影響，因此應(yīng)該對其結(jié)構(gòu)精度進行精準控制。

2.3制造方案

在制造多功能結(jié)構(gòu)航天器的過程中，應(yīng)該先形成艙板載體，然后在艙板上進行蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的制造，應(yīng)用膠黏劑把各個結(jié)構(gòu)組合起來。具體的操作工序如下：第一是進行航天器的面板加工，第二是制作航天器的各個分支結(jié)構(gòu)，第三是對航天器的結(jié)構(gòu)組成進行表面處理，第四是將各個結(jié)構(gòu)粘合在一起，并進行結(jié)構(gòu)定位。由于多功能結(jié)構(gòu)航天器存在上述的幾個制造難點，因此在采用工藝方案的過程中，應(yīng)該對制造難點進行精確控制。

首先是航天器的散熱問題。在航天器的散熱過程中，應(yīng)該采用小型化的電子期間，并使用散熱效率較高的鋁合金等，作為高導(dǎo)熱材料。隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，航天器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也處在不斷的改進優(yōu)化之中，傳統(tǒng)的鋁合金已經(jīng)無法滿足變換電源的需求，在此時可以應(yīng)用碳高導(dǎo)熱復(fù)合材料，加快航天器的散熱速度。其次是航天器的安全問題，為了對通信系統(tǒng)進行防護，技術(shù)人員可以在通信器件外圍設(shè)置安全防護屏障，同時在航天器通信系統(tǒng)中預(yù)埋防護支架，為安全屏障提供支撐。再次是航天器的精確性問題，為了保障各個結(jié)構(gòu)的合理布局，應(yīng)該提高膠黏劑的應(yīng)用效率，并依靠工裝夾具等，進行結(jié)構(gòu)定位，調(diào)整結(jié)構(gòu)尺寸。當膠黏劑達到固化溫度之后，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力控制情況，對航天器的整體結(jié)構(gòu)進行強度調(diào)整。一般來說，膠黏劑的升溫速度應(yīng)該保持在每分鐘3攝氏度之內(nèi)，施加的壓力應(yīng)該保持在0.2MPA之內(nèi)。

結(jié)論

我國的經(jīng)濟社會不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平也進入了快速發(fā)展階段。在航天器的制造中，我國研制出了多功能結(jié)構(gòu)航天器，提高了空間飛行水平。為了進一步優(yōu)化多功能結(jié)構(gòu)航天器的性能，必須采用科學(xué)的制造工藝。

參考文獻

[1]蔣科. 機械產(chǎn)品幾何精度設(shè)計中的三維偏差分析技術(shù)[D].北京理工大學(xué)，2014.