Vật liệu tổng hợp bằng sợi carbon được biết đến nhiều nhất với các ứng dụng hàng không vũ trụ, xuất hiện trong máy bay, tàu vũ trụ và vệ tinh. Ngành công nghiệp vệ tinh của Trung Quốc đã điều hướng một con đường đầy thách thức đến những thành tựu hiện tại của nó. Dưới đây là một số cột mốc lịch sử ít được biết đến của sợi carbon trong các chương trình vệ tinh của Trung Quốc.
Vệ tinh Dongfanghong: Một di sản hoài cổ
Các vệ tinh Dongfanghong giữ một vị trí đặc biệt trong ký ức của nhiều người, đặc biệt là những người sinh vào những năm 1970 và 1980. Ra mắt vào ngày 24 tháng 4 năm 1970, vệ tinh Dongfanghong -1 vẫn hoạt động ngày hôm nay. Tuy nhiên, nó không kết hợp các vật liệu tổng hợp sợi carbon, vì ngành công nghiệp sợi carbon của Trung Quốc chỉ bắt đầu phát triển sau năm 1965.
Vào thời điểm Dongfanghong -2 được ra mắt vào năm 1984, vật liệu tổng hợp sợi carbon đã được sử dụng trong cơ chế xi lanh hỗ trợ ăng -ten sừng của nó. Các vệ tinh Dongfanghong sau đó ngày càng áp dụng vật liệu, tận dụng các đặc tính nhẹ và có độ bền cao của nó để giảm khối lượng vệ tinh, chi phí phóng thấp hơn và giảm bớt các thách thức kỹ thuật.
Bốn ứng dụng chính của sợi carbon trong các vệ tinh của Trung Quốc
1. Vỏ sò bằng sợi carbon
- Kích thước: đường kính 920mm, chiều cao 235mm.
- Cấu trúc: Bao gồm bốn tấm sóng hình thang liên kết với các khung trên\/dưới. Mỗi bảng có 33 vụ rèn được làm từ Epoxy sợi carbon mô-đun cao với ± 45 độ, 0 độ và bố trí ± 45 độ.
- Hiệu suất: So với các đối tác nước ngoài (ví dụ: thiết kế của công ty E), ứng suất tới hạn nén dọc trục tăng 19% và mô đun đàn hồi lên 26%. Vượt trội so với vỏ hợp kim Ta3 Titan trong nước với công suất chịu tải với khối lượng bằng nhau.
2. Xi lanh chịu lực cao cấp hai đỉnh cao
- Trọng lượng: 25kg (cấu trúc chịu lực chính của sợi carbon lớn nhất trong các vệ tinh đầu của Trung Quốc).
- Thiết kế: Chiều cao 1983mm, kết hợp 48 nếp gấp đường cong kép vào một cấu trúc hình trụ kín. Phần trên: đường kính bên trong 1088mm; Phần dưới: Tapered với đường kính bên trong 1166mm. Quân tiếp viện bên ngoài bao gồm khung, xương sườn và hỗ trợ.
-Đổi mới: Cấu trúc vách mỏng độ dày biến đổi (0. 32mm đến 5,5mm) bằng cách sử dụng sợi carbon mô-đun cao. Đạt được sự tích hợp đơn, mô phỏng tích hợp ba chiều của hơn 400 thành phần.
- Kết quả: Ra mắt thành công vào năm 1994 và 1997, chứng minh nhẹ hơn 65% so với các đối tác nhôm với hiệu quả cấu trúc vượt trội.
3. Skin hybrid bằng sợi carbon bằng sợi carbon
-Thiết kế: Skin sợi carbon mô-đun cao, các chuỗi hình mũ dọc và các khung đặc biệt được kết hợp với các khung và khớp hợp kim nhôm.
- Ứng dụng: Phát triển các vỏ cứng 1300mm và 1620mm (đường kính bên trong 1187,6mm), được xác nhận thông qua thử nghiệm nghiêm ngặt và triển khai trên các vệ tinh.
4. Các tấm bánh sandwich bằng sợi carbon
- Ưu điểm: Nhẹ, độ cứng uốn cao, độ kín khí, cách nhiệt và giảm độ phức tạp lắp ráp.
- Cách sử dụng:
- Dongfanghong -2: Vỏ hình trụ Array Array Solar và Reflector parabol.
-Dongfanghong -3: sáu tấm săng năng lượng mặt trời bằng sợi carbon 1720mm × 2220mm, các phản xạ ăng ten parabol kép kép và 20+ tấm tổ ong cho các hệ thống cấu trúc.
- Vệ tinh tài nguyên: Việc áp dụng mở rộng, giảm đáng kể khối lượng cấu trúc và giải phóng công suất tải trọng.
Từ khát vọng đến thực tế
Sê-ri Dongfanghong thể hiện nhiệm vụ của Trung Quốc để khám phá không gian và bảo mật chủ quyền giao tiếp-một minh chứng cho các thế hệ cống hiến của các nhà nghiên cứu. Ngày nay, với mạng lưới vệ tinh Beidou bảo vệ kết nối quốc gia, các vật liệu tổng hợp sợi carbon đã mở rộng ra ngoài các vệ tinh để các ứng dụng hàng không vũ trụ rộng hơn. Khi Trung Quốc đặt tầm nhìn vào vũ trụ, sợi carbon vẫn là một đồng minh không thể thiếu trong việc tiếp cận các ngôi sao.
