【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料成型，特别涉及一种柔性太阳翼组合压紧结构及高精度成型方法。
技术介绍
1、柔性太阳翼相对于传统的刚性、半刚性太阳翼具有收拢包络小、收纳比高、重量轻、比功率高等优点，可以满足未来超大功率航天器的高功率需求。圆形柔性太阳翼是太阳电池阵的承载平台，是一种发射阶段收拢、在轨阶段伞状展开的柔性可折展结构。圆形柔性太阳翼组合压紧结构是航天器圆形太阳翼的重要部件之一，相当于圆形太阳翼的“伞柄”，是整个柔性太阳翼装配的唯一刚性基准。柔性太阳翼组合压紧结构由刚性支撑结构和柔性压紧结构组合形成，可以同时实现太阳翼结构刚性支撑与太阳电池片柔性压紧。发射段压紧太阳翼于探测器侧面，入轨后展开、张紧太阳翼形成圆形太阳翼阵面，实现太阳翼阵面的装配收拢、电池片压紧缓冲、展开释放、载荷传递等功能。为保证太阳翼组合压紧结构与其他组件装配、压紧、展开、锁定到位，对组合压紧结构安装接口位置度和压紧基准工作面的平面度提出了高要求；为保证柔性压紧状态匹配电池片承载能力，对组合压紧结构提出了长周期回弹机械性能稳定要求。
2、柔性太阳翼组合压紧结构为1/20弧面近扇形结构，包络尺寸为(2800±0.5)mm×(900±0.5)mm×35mm，包括刚性支撑结构和柔性压紧结构。其中刚性支撑结构为全碳复合材料夹层结构，主要由内外2层碳纤维复合材料面板，中间夹层铝蜂窝芯，内部预埋23种、共92件碳纤维复合材料埋件，整体采用胶黏剂复合定位装配、固化形成刚性支撑结构本体。柔性压紧结构则是在刚性支撑结构与太阳毯太阳电池阵相接触的一侧设置的柔性缓冲材料和结构
3、(1)由于柔性太阳翼组合压紧结构长度较长(2800mm±0.5mm)，且零件种类数量较多，装配定位位置较多，复合升温固化过程中极易出现两端侧面定位工装与埋件接口热膨胀不匹配，引起侧面接口埋件出现分层或接口精度超差问题。
4、(2)柔性太阳翼组合压紧结构需同时提供与太阳毯、中心展开机构、压紧释放机构、展开锁定机构、张力控制机构等、压紧碳条、驱动电机、整器接口、地面装配工装等多个方向多种接口，由于碳纤维复合材料非厚度方向开孔承载能力较弱，因此柔性太阳翼组合压紧结构局部接口承载力不足而出现分层、劈裂等问题。
5、(3)柔性太阳翼组合压紧结构零件种类、数量较多，任一零件表面质量、高度均匀性匹配对一次定位复合后的基准工作面平面度产生耦合影响，极易引起柔性太阳翼组合压紧结构基准工作面平面度不足问题。
6、(4)后胶接柔性结构采用尺寸与太阳电池占用区域对应的柔性开孔泡沫，与刚性支撑结构胶接，通过泡沫预变形实现对太阳电池阵均匀加载与振动环境下的缓冲，目前仅能定性评价其作用和功能，无法定量评价柔性压紧状态，无法确认是否能实现长周期回弹机械性能稳定的要求。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中的不足，本专利技术人进行了锐意研究，提供了一种柔性太阳翼组合压紧结构及高精度成型方法，解决现有柔性太阳翼组合压紧结构成型过程中出现的接口精度超差、局部接口承载力不足、基准工作面平面度不足、无法定量评价柔性压紧状态等至少一个技术问题。
2、本专利技术提供的技术方案如下：
3、第一方面，一种柔性太阳翼组合压紧结构，包括刚性支撑结构和柔性压紧结构，所述刚性支撑结构包括内外两层碳纤维复合材料面板、中间夹层蜂窝芯材及内部的碳纤维复合材料预埋件；柔性压紧结构为刚性支撑结构与太阳毯太阳电池阵相接触的一侧设置的柔性缓冲层；
4、所述碳纤维复合材料预埋件中的多面接口埋件采用组合埋件结构形式，多面接口埋件为多个零件胶接装配，每个零件上打孔方向与零件碳纤维复合材料铺层厚度方向一致，零件通过整体胶接装配组成多个面上带有接口的组合预埋件。
5、第二方面，一种柔性太阳翼组合压紧结构的成型方法，包括：
6、柔性太阳翼组合压紧结构的刚性支撑结构采用一次胶接固化方式成型为一体结构，具体地：
7、将柔性太阳翼组合压紧结构中刚性支撑结构的各结构件进行组装，相邻结构件的接触面涂抹胶黏剂；
8、在内外两层碳纤维复合材料面板的外侧分别布置全碳纤维复合材料固化底板和全碳纤维复合材料均压板；
9、将刚性支撑结构的碳纤维复合材料面板与全碳纤维复合材料固化底板、全碳纤维复合材料均压板同步膨胀固化，成型柔性太阳翼组合压紧结构；
10、柔性太阳翼组合压紧结构的刚性支撑结构采用一次胶接固化完成后，在刚性支撑结构与太阳毯太阳电池阵相接触的一侧粘接柔性压紧结构。
11、进一步地，所述柔性压紧结构采用压紧状态评价工装评估长周期回弹机械性能，压紧状态评价工装包括试验台面、均压工装板、定压配重和两处限位螺钉，评估方法包括如下步骤：
12、(1)将柔性压紧结构置于试验工作台面上；
13、(2)将试验工作台面上的限位螺钉置于低位移状态；
14、(3)将均压工装板均匀放置于柔性压紧结构上表面；
15、(4)将定压配重放置于均压工装板上面，柔性压紧结构开始压缩，定压配重产生的压强为p定；
16、(5)待定压配重加载完成且柔性压紧结构的压缩状态稳定后，将限位螺钉向上旋出，直至刚好接触均压工装板的下板面，限位螺钉固定；
17、(6)每隔一周，将定压配重全部卸载，待柔性压紧结构在室温下完全恢复后，开始以固定配重为阶差，进行分级加载，直至加载至均压工装板触碰限位螺钉后，停止加载，记录此时的加载压强p，则衰减压强为p定-p；
18、在确定的整个测试周期内，当p定-p≤2.25kpa时，表明压紧状态长周期回弹性能稳定；在确定的整个测试周期内，出现p定-p＞2.25kpa时，表明压紧状态长周期回弹性能不稳定。
19、根据本专利技术提供的一种柔性太阳翼组合压紧结构及高精度成型方法，具有以下有益效果：
20、(1)本专利技术提供的一种柔性太阳翼组合压紧结构及高精度成型方法，采用碳纤维复合材料固化工装，保证升温固化过程热膨胀匹配。柔性太阳翼结构组合压紧结构刚性支撑结构一次定位复合过程中创新性的采用全碳纤维复合材料固化底板和全碳纤维复合材料均压板进行胶接固化定位，在刚性支撑结构升温固化过程中，刚性支撑结构碳纤维复合材料面板与全碳纤维复合材料固化底板、均压板同步膨胀固化，固化完成降温后，同步冷却收缩，由于刚性支撑结构与胶接固化工装热膨胀系数相互匹配，因此各结构同步膨胀和收缩，因此能够有效保证一次定位复合过程产品成型质量和接口精度。
21、(2)本专利技术提供的一种柔性太阳翼组合压紧结构及高精度成型方法，多面接口埋件优化为组合预埋件结构形式，保证柔性太阳翼结构组合压紧结构接口承载性能。针对中心机构接口埋件、铰链接口埋件、压紧点接口埋件等由于碳纤维复合材料非厚度方向开孔本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种柔性太阳翼组合压紧结构，其特征在于，包括刚性支撑结构和柔性压紧结构(1-4)，所述刚性支撑结构包括内外两层碳纤维复合材料面板(1-1)、中间夹层蜂窝芯材(1-2)及内部的碳纤维复合材料预埋件(1-3)；柔性压紧结构(1-4)为刚性支撑结构与太阳毯太阳电池阵相接触的一侧设置的柔性缓冲层；
2.根据权利要求1所述的柔性太阳翼组合压紧结构，其特征在于，所述碳纤维复合材料预埋件(1-3)中的中心机构接口组合预埋件(1-3-1)为中心展开机构压紧面、中心展开机构导向轮定位销、张力控制机构展开绳固定销提供接口，其包括第一方形套结构(1-3-1-1)和多个接口子埋件；第一方形套结构(1-3-1-1)为碳纤维预浸料通过缠绕工艺制备的碳纤维复合材料结构件，第一方形套结构(1-3-1-1)的四个面上按照接口布局分布有多个通孔；接口子埋件布置在第一方形套结构(1-3-1-1)内并贴合内壁，每个接口子埋件提供一个方向的接口，接口方向与子埋件碳纤维复合材料铺层厚度方向一致，并与第一方形套结构(1-3-1-1)上的通孔重合。
3.根据权利要求1所述的柔性太阳翼组合压紧结构，其
4.根据权利要求1所述的柔性太阳翼组合压紧结构，其特征在于，所述碳纤维复合材料预埋件(1-3)中的压紧点接口组合预埋件为支撑肋压紧碳条、整器压紧收拢导向块、压紧点加强连接螺钉提供接口，其由依次叠合的压紧点接口组合预埋件底部面板(1-3-3-1)、压紧点接口组合预埋件底部加强面板(1-3-3-2)、压紧点接口中心预埋件(1-3-3-3)、压紧点接口组合预埋件顶部加强面板(1-3-3-4)和压紧点接口组合预埋件顶部面板(1-3-3-5)组成，并在垂直各结构件碳纤维复合材料铺层厚度方向提供接口。
5.一种权利要求1至4之一所述的柔性太阳翼组合压紧结构的成型方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的柔性太阳翼组合压紧结构的成型方法，其特征在于，所述柔性太阳翼组合压紧结构的刚性支撑结构采用一次胶接固化时，利用定位销钉或螺钉(1-7)贯穿碳纤维复合材料预埋件(1-3)内固有通孔及碳纤维复合材料面板(1-1)、全碳纤维复合材料固化底板(1-5)和全碳纤维复合材料均压板(1-6)上的避让孔，利用压紧螺母(1-9)与定位销钉或螺钉(1-7)配合，锁紧待固化柔性太阳翼组合压紧结构。
7.根据权利要求6所述的柔性太阳翼组合压紧结构的成型方法，其特征在于，所述全碳纤维复合材料固化底板(1-5)和全碳纤维复合材料均压板(1-6)上避让孔的孔径大于定位销钉/螺钉(1-7)时，其避让孔处设置环形定位垫片(1-8)，定位垫片外径与全碳纤维复合材料固化底板(1-5)和全碳纤维复合材料均压板(1-6)避让孔相匹配，内径与定位销钉或螺钉(1-7)内径相当。
8.根据权利要求5所述的柔性太阳翼组合压紧结构的成型方法，其特征在于，所述中心机构接口组合预埋件、铰链接口组合预埋件和压紧点接口组合预埋件预先固化为一体结构后，再与柔性太阳翼组合压紧结构的刚性支撑结构中其他结构件组装、胶接固化。
9.根据权利要求5所述的柔性太阳翼组合压紧结构的成型方法，其特征在于，所述压紧点接口组合预埋件的成型采用胶接装配工装，该胶接装配工装包括胶接工装底板(3-1)、离散布置的胶接工装定位块(3-2)、胶接工装顶部压紧板(3-3)；胶接工装使用时，首先将胶接工装底板(3-1)放置于平台上，然后将压紧点接口组合预埋件(1-3-3)底部面板(1-3-3-1)放置于胶接工装底板(3-1)，然后将胶接工装中部定位块(3-2-1)压紧于压紧点接口组合预埋件底部面板(1-3-3-1)上，然后将压紧点接口组合预埋件底部加强面板(1-3-3-2)放置于压紧点接口组合预埋件底部面板(1-3-3-1)上，再依次放置胶接工装前部定位块(3-2-2)、胶接工装侧边定位块(3-2-3)和压紧点接口中心预埋件(1-3-3-3)，然后依次放置压紧点接口组合预埋件顶部加强面板(1-3-3-4)和压紧点接口组合预埋件顶部面板(1-3-3...
【技术特征摘要】
1.一种柔性太阳翼组合压紧结构，其特征在于，包括刚性支撑结构和柔性压紧结构(1-4)，所述刚性支撑结构包括内外两层碳纤维复合材料面板(1-1)、中间夹层蜂窝芯材(1-2)及内部的碳纤维复合材料预埋件(1-3)；柔性压紧结构(1-4)为刚性支撑结构与太阳毯太阳电池阵相接触的一侧设置的柔性缓冲层；
2.根据权利要求1所述的柔性太阳翼组合压紧结构，其特征在于，所述碳纤维复合材料预埋件(1-3)中的中心机构接口组合预埋件(1-3-1)为中心展开机构压紧面、中心展开机构导向轮定位销、张力控制机构展开绳固定销提供接口，其包括第一方形套结构(1-3-1-1)和多个接口子埋件；第一方形套结构(1-3-1-1)为碳纤维预浸料通过缠绕工艺制备的碳纤维复合材料结构件，第一方形套结构(1-3-1-1)的四个面上按照接口布局分布有多个通孔；接口子埋件布置在第一方形套结构(1-3-1-1)内并贴合内壁，每个接口子埋件提供一个方向的接口，接口方向与子埋件碳纤维复合材料铺层厚度方向一致，并与第一方形套结构(1-3-1-1)上的通孔重合。
3.根据权利要求1所述的柔性太阳翼组合压紧结构，其特征在于，所述碳纤维复合材料预埋件(1-3)中的铰链接口组合预埋件(1-3-2)为驱动电机、根部压紧释放机构、太阳翼连接架提供接口，其包括第二方形套结构(1-3-2-3)和多个接口子埋件；第二方形套结构(1-3-2-3)为碳纤维预浸料通过缠绕工艺制备的碳纤维复合材料结构件，第二方形套结构(1-3-2-3)的四个面上按照接口布局分布有多个通孔；接口子埋件布置在第二方形套结构(1-3-2-3)内并贴合内壁，每个接口子埋件提供一个方向的接口，接口方向与子埋件碳纤维复合材料铺层厚度方向一致，并与第二方形套结构(1-3-2-3)上的通孔重合。
4.根据权利要求1所述的柔性太阳翼组合压紧结构，其特征在于，所述碳纤维复合材料预埋件(1-3)中的压紧点接口组合预埋件为支撑肋压紧碳条、整器压紧收拢导向块、压紧点加强连接螺钉提供接口，其由依次叠合的压紧点接口组合预埋件底部面板(1-3-3-1)、压紧点接口组合预埋件底部加强面板(1-3-3-2)、压紧点接口中心预埋件(1-3-3-3)、压紧点接口组合预埋件顶部加强面板(1-3-3-4)和压紧点接口组合预埋件顶部面板(1-3-3-5)组成，并在垂直各结构件碳纤维复合材料铺层厚度方向提供接口。
5.一种权利要求1至4之一所述的柔性太阳翼组合压紧结构的成型方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的柔性太阳翼组合压紧结构的成型方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐挺，刘佳，吴跃民，刘少锋，杨淇帆，于帅，王素萍，杨海涛，雷尧飞，赵臻璐，冯艳，王洋，张锋，张登科，赵雷，赵欢，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂有限公司，
类型：发明
国别省市：
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