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神舟十一號飛船太陽翼復合材料結構實現國產化

2016年10月17日,神舟飛船正常入軌、太陽翼帆板順利展開,這意味著飛船的首個國產太陽翼結構首次經過在軌驗證。該結構由中國航天科技集團公司五院508所負責研制。此次,神舟十一號飛船太陽翼連接架百分之百國產化、基板除聚酰亞胺薄膜外其余全部國產化,這不僅代表著508所復合材料專業能力的極大提升,也達到了國內同類復合材料產品的國產化率最高水平。

神舟飛船太陽翼基板和連接架是508所復合材料專業最重要的產品之一。 20144月,神舟十一號飛船原設計方案面臨進口碳纖維等原材料受限問題,508所迅速反應,積極開展了剛性基板和連接架國產化技術方案論證。該所充分調研可選國產材料,開展了大量工藝試驗和仿真計算,驗證了國產化替代方案的可行性。有效的基礎工作、有力的證據材料使得國產化剛性基板和連接架方案得到飛船項目辦和有關專家的一致認可。

在研制過程中,508所圍繞國產碳纖維、鋁蜂窩的材料特性開展了工藝技術攻關。針對國產碳纖維工藝性較差、易損傷的特點,508所不斷優化工藝參數、改進操作方法,確立了適用于國產碳纖維的一整套工藝方案,研制出的碳纖維零件的外觀質量、外形尺寸、內部質量和力學性能等均滿足設計指標要求。針對國產鋁蜂窩芯外形尺寸較小的現況,508所與供貨商聯合開展了技術改造,在短時間內突破了大尺寸、高性能鋁蜂窩芯生產的技術瓶頸,快速實現了國產蜂窩芯在基板中的無拼接應用。

由于國產化材料的應用,太陽翼基板和連接架的結構力學特性發生了變化,在同樣的力學環境下,連接架局部的受力情況有所改變。對此,508所積極配合設計單位開展結構優化與仿真,并針對結構的變化改進工藝方法,降低了產品的缺陷率和不合格品發生率,大大提高了產品的力學承載能力,確保了后續各項力學試驗的順利通過。

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