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Hacia nuevos logros, hacia nuevas alturas, Tianhe Resina [Pabellón 5.1, 5X01] se reúne con usted en la 2024 Feria Internacional de Compuestos de China.
2021-11-12
![Hacia nuevos logros, hacia nuevas alturas, Tianhe Resina [Pabellón 5.1, 5X01] se reúne con usted en la 2024 Feria Internacional de Compuestos de China.](/npublic/img/s.png "Hacia nuevos logros, hacia nuevas alturas, Tianhe Resina [Pabellón 5.1, 5X01] se reúne con usted en la 2024 Feria Internacional de Compuestos de China.")
Los materiales compuestos de fibra de carbono, como un material estructural avanzado, están comenzando a reemplazar gradualmente algunos metales, especialmente en satélites. Esto se debe a la continua optimización de las fibras de carbono de alto rendimiento, especialmente con el desarrollo exitoso de la serie MJ de fibras de carbono que combinan alta resistencia y alto módulo. Los materiales compuestos para antenas satelitales han ido cambiando de fibras de Kevlar y fibras de carbono de módulo medio a fibras de carbono de alto módulo. Actualmente, casi todas las antenas satelitales utilizan fibra de carbono de alto módulo, y en algunos satélites, la tasa de aplicación de materiales compuestos de fibra de carbono alcanza hasta el 85%.
1. La estructura principal de soporte del satélite actualmente utiliza principalmente tubos de soporte. Anteriormente, los tubos de soporte se fabricaban principalmente con materiales metálicos reforzados con nervaduras, pero ahora se utilizan ampliamente materiales compuestos de fibra de carbono, que no solo cumplen con los requisitos de rigidez y resistencia del diseño, sino que también pueden reducir significativamente el peso. Además, la aplicación de materiales compuestos en la carcasa del satélite y en estructuras secundarias ha mejorado enormemente el nivel de desarrollo estructural del satélite.
2. La relación resistencia-peso y la relación módulo-peso de los materiales compuestos de fibra de carbono son más altas que las del aluminio común. En comparación con el aluminio, los materiales compuestos unidimensionales de fibra de carbono tienen una resistencia específica 3-4 veces mayor, mientras que los materiales unidimensionales compuestos de fibra de carbono de alto módulo tienen una relación módulo-peso 5-7 veces mayor. Los requisitos estructurales del satélite en cuanto a resistencia, rigidez y condiciones ambientales son claramente diferentes a los requisitos para estructuras aeronáuticas y misiles. En el uso real del satélite, el uso de materiales de fibra de carbono de alto módulo no solo puede satisfacer la demanda de resistencia sino también la demanda de rigidez.
3. Al mismo tiempo, las fibras de carbono de alto módulo tienen una excelente conductividad eléctrica, lo que les permite emitir o recibir ondas electromagnéticas en un rango específico de frecuencias y soportar cierta potencia. La fibra de carbono es un material conductor que puede realizar funciones tanto de reflexión como recepción de ondas electromagnéticas dentro de un rango específico. Es importante señalar que a medida que aumenta el grado de grafitización de la fibra de carbono, su conductividad eléctrica también aumenta significativamente; la conductividad eléctrica del carbono fibroso de alto módulo se aproxima a la conductividad metálica. Por lo tanto, los materiales compuestos hechos con fibra de carbono de alto módulo pueden cumplir completamente con los indicadores eléctricos requeridos para antenas satelitales y soportar pruebas ambientales severas como ciclos térmicos extremos y vacío térmico, convirtiéndolos en el material preferido para antenas a bordo.
4. La fibra de carbono tiene un bajo coeficiente de expansión térmica y, a medida que aumenta el módulo elástico del material, su coeficiente puede volverse negativo. Basado en esta característica baja en expansión, durante el proceso de formación de la antena se puede diseñar una disposición específica para las capas internas del material compuesto para lograr "cero expansión" tanto durante el proceso como en el entorno operativo real. La variación térmica en la órbita geoestacionaria es considerable, con temperaturas altas alrededor de +120 °C y bajas alrededor -160 °C; para las antenas a bordo que operan en un entorno espacial con cambios térmicos drásticos, utilizar este tipo de material con coeficiente "cero expansión" es muy efectivo para mantener la estabilidad en la precisión estructural y del perfil.
5. Los materiales compuestos de fibra de carbono son resistentes a la fatiga y tienen buenas propiedades amortiguadoras. Durante la fase de lanzamiento, los satélites soportan vibraciones e impactos del cohete portador; dentro del satélite hay numerosos instrumentos precisos, circuitos electrónicos y relés que son muy sensibles a las vibraciones. Utilizando las buenas propiedades amortiguadoras del material compuesto, se pueden diseñar estructuras amortiguadoras con características específicas según sea necesario.
Una larga vida útil, alta fiabilidad, ligereza y alta precisión son tendencias en el desarrollo satelital; generalmente, la masa estructural del satélite representa menos del 7% e incluso menos del 4% del total. El desarrollo del material estructural del satélite tiende hacia un alto rendimiento, alta funcionalidad y multifuncionalidad, así como hacia ser compuesto, inteligente, bajo costo y alta compatibilidad ambiental. Los avanzados materiales compuestos estructurales a base de fibra de carbono no solo son una garantía material para la producción y desarrollo del producto satelital sino también una base técnica para impulsar la actualización y renovación del producto satelital.
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