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太阳帆用主要结构及材料概述

点击次数:1374    发布日期:2014-07-15   本文链接:http://www.pibomo.com/news/286.html

    太阳帆飞行器是利用太阳光压产生的推力为动力进行空间探测的。当光子的动量作用在反射平面上时,其造成的冲量会形成推力; 当反射面足够大时( 如边长为100 m 的正方形帆面) ,就会形成比较可观的推力; 在这种推力作用下,太阳帆飞行器会被逐渐推进到很高的飞行速度。因此,这种航天器正在逐步引起各国科学家的高度关注,目前从地面试验到空间飞行试验,都在不断地取得突破性进展。
 
    太阳帆材料对飞行器的性能具有重要的影响。为了使飞行器获得更大的加速度,减轻太阳帆承力结构的有效载荷,使太阳帆面的展开更加容易和安全,研制更加轻质的太阳帆材料成为太阳帆航天器发展的核心问题。除轻质外,太阳帆材料还必须具有优异的空间稳定性,耐高低温性能,优良的综合力学性能及易于成型和大面积制备等特点。

    太阳帆主要由帆面薄膜、支撑结构、太阳帆展开组件等组成。为了减轻其质量,增大受力面积,需要采用超大、超轻、超薄的太阳帆面。目前,太阳帆面用薄膜主要采用聚酰亚胺或聚酯薄膜; 为了增大帆面对太阳光线的反射率,通常在薄膜表面蒸镀一层铝箔。

    太阳帆的支撑架一般采用碳纤维复合材料,并要求其帆面和支撑结构都能够折叠或者卷曲收藏,这对支撑架的选择和设计是一个很大的挑战。目前太阳帆的构型主要由两种: 一种是以日本Ikaros 为代表的旋转型太阳帆; 另一种是较为常见的刚性太阳帆。

    旋转型太阳帆是利用旋转离心力将帆面展开,并保持形状。这种设计可以不使用支撑结构,实现更高的质量效率; 刚性太阳帆则采用支撑架为太阳帆面提供支撑作用,实现三轴稳定。


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