适用于空间用的柔性扇形翼阵面结构的制作方法

1.本发明涉及太阳翼，具体地，涉及一种适用于空间用的柔性扇形翼阵面结构。


背景技术：

2.目前，国内航天器太阳翼一般采用刚性太阳翼和半刚性太阳翼，其重量较重、收拢后尺寸较大。
3.随着航天技术的发展，特别是深空探测任务的深入，轻量化的、高收纳比的太阳翼能够极大的降低运载成本，同时给有效载荷提供更多的安装空间。因此急需发展如柔性扇形翼这种收拢尺寸小、重量轻的太阳翼技术。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于空间用的柔性扇形翼阵面结构，作为扇形翼的主要组成部分，用于扇形翼电池电路的安装平台和支撑载体，在轨展开后保持扇形翼的阵面构型，从而满足航天器在轨能源需求。
5.根据本发明提供的适用于空间用的柔性扇形翼阵面结构，包括：第一柔性基板组件、第二柔性基板组件、缓冲泡沫以及撑杆组件；
6.所述第一柔性基板组件和第二柔性基板，用作电池片的安装和承载平台；所述第一柔性基板组件和所述第二柔性基板通过柔性铰链连接；
7.所述缓冲泡沫粘贴在柔性基板组件背面，用于传递压紧力和保护电池片；
8.所述撑杆组件设置在所述第一柔性基板组件、第二柔性基板组件之间，用于保持阵面维持稳定的构型。
9.优选地，所述的第一柔性基板组件或第二柔性基板组件均包括相连接的柔性基板和柔性铰链；
10.所述第一柔性基板组件和所述第二柔性基板组件的外形尺寸呈梯形。
11.优选地，所述的柔性基板包括上下表面层的聚酰亚胺薄膜以及中间层是纤维布增强树脂基复合材料层；
12.所述聚酰亚胺薄膜与所述纤维布增强树脂基复合材料层采用胶膜胶接成型。
13.优选地，所述柔性铰链包括第一平面段、第二平面段、第一啮合段以及第二啮合段；
14.所述第一啮合段通过第一平面段连接所述第一柔性基板组件，所述第二啮合段通过所述第二平面段连接所述第二柔性基板组件；
15.所述第一啮合段和所述第二啮合段啮合连接形成铰接结构。
16.优选地，所述第一啮合段和第二啮合段的啮合口相互错位布置。
17.优选地，所述柔性基板组件的一侧面用于粘贴电池片，另一侧面用于粘贴缓冲泡沫；
18.所述缓冲泡沫，用于在阵面压紧收拢的时候均匀传递压紧力、以及在振动过程中
起到缓冲作用保护电池片不受损伤。
19.优选地，所述缓冲泡沫采用聚酰亚胺泡沫；
20.在对每片电池片的位置去除相应部分电池片面积的泡沫，以用于散热。
21.优选地，所述撑杆组件包括第一撑杆和第二撑杆；
22.所述第一撑杆和所述第二撑杆通过螺钉连接成整体结构。
23.优选地，所述撑杆组件的两片撑杆将柔性基板组件的斜边夹住；
24.在预设螺纹孔位置通过螺钉将撑杆和柔性基板组件连接成阵面结构。
25.优选地，所述撑杆组件头部还设置有用于连接翼面中心展开机构的接头，该接头采用铝合金材料制成，所述接头与撑杆之间通过螺钉连接。
26.优选地，所述柔性基板组件上设置有定位孔，用于粘贴电池片、缓冲泡沫、以及柔性基板组件装配时定位用。
27.优选地，所述撑杆组件上设置有吊挂孔，用于地面展开试验时连接吊挂装置用。
28.优选地，所述相邻阵面结构通过穿入柔性铰链转动孔的芯轴进行连接；
29.所述芯轴采用不锈钢材料制成；
30.所述连接后在芯轴两端各胶接一个盖帽，对芯轴进行限位防止从柔性铰链孔中抽出；所述盖帽为一端封闭的圆柱体结构，采用铝合金制成。
31.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
32.本发明可用于柔性扇形翼电池电路的安装平台和支撑载体，同时保持展开后扇形翼面的构型，其具有收拢尺寸小、厚度薄、展开面积大、重量轻的特点，可用于扇形太阳电池翼相关产品；
33.本发结构安装方式简单、连接可靠，可有力保证在轨的长期可靠使用；
34.本发明为新型的扇形太阳翼提供了阵面的解决方案，推动了扇形太阳翼技术的发展。
附图说明
35.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
36.图1为本发明实施例中扇形翼阵面的结构示意图；
37.图2为本发明实施例中扇形翼阵面结构撑杆组件的结构示意图；
38.图3为本发明实施例中扇形翼阵面结构背面泡沫粘贴状态的示意图；
39.图4为本发明实施例中装成扇形翼的阵面示意图。
40.图中：
41.1为第一柔性基板组件；2为第二柔性基板组件；3为撑杆组件；4为缓冲泡沫；31为接头；32为第二撑杆；33为螺纹埋件。
具体实施方式
42.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明
的保护范围。
43.图1为本发明实施例中扇形翼阵面的结构示意图，图1所示，本发明提供的扇形翼阵面结构包括：第一柔性基板组件1、第二柔性基板组件2、撑杆组件3以及缓冲泡沫4。其中第一柔性基板组件1和第二柔性基板组件2的产品状态和组成大致相同，只是其上安装的柔性铰链啮合口相互错位，从而保证相邻的阵面结构装配成翼的过程中第一柔性基板组件1和第二柔性基板组件2的柔性铰链啮合口能够顺利啮合。
44.所述的第一柔性基板组件1和第二柔性基板组件2均包括柔性基板和柔性铰链。其中柔性基板为厚度较薄的多层复合结构，最外层上下两面均为聚酰亚胺薄膜，厚度为0.05mm；中间层为玻璃纤维布增强环氧树脂基体复合材料，所述玻璃纤维布选用型号为sw110c-100a的高强玻璃纤维布；各层之间采用pi胶高温固化成型，成型后柔性基板厚度约为0.3mm。
45.所述的柔性铰链采用类似合页的结构形式，包括平面段和锯齿形的啮合段。其也采用多层材料复合而成，最外表面层采用0.075mm厚度的聚酰亚胺薄膜，柔性铰链的平面段中间层采用0.1mm厚的纤维布增强环氧树脂基复合材料进行加强，各层之间通过pi胶膜胶接成型。柔性基板和柔性铰链分别成型好后，再采用pi胶胶接固化成柔性基板组件。
46.所述的柔性基板组件上还设置有定位孔，用于后续装配时保证相应的安装精度。
47.本发明实施例中，成型好的所述柔性基板组件外形为梯形，高为1660mm，底边长605mm，斜边与直角边的夹角为18
°
。
48.结合参考图2，所述的撑杆组件3包括接头31、第一撑杆、第二撑杆32以及螺纹埋件33。
49.所述接头21采用铝合金材料支持，提供与翼面中心展开机构的连接接口。
50.第一撑杆和第二撑杆均为扁平型的长杆，且外形尺寸和壁厚均一致，在本发明实施例中，第一撑杆和第二撑杆的厚度均为4mm，采用碳纤维增强树脂基复合材料铺层固化成型，碳纤维选用高模量的m55j碳纤维，树脂选用ag-80环氧树脂，在厚度方向采用对称铺层的方式保证成型后的平整性。撑杆采用等刚度的设计方式，靠近与翼面中心展开机构端撑杆的高度较大，另一端即撑杆尾端撑杆的高度较小，从而保证展开后刚度匹配性。在撑杆中预埋有铝合金的螺纹埋件，提供第一撑杆和第二撑杆、撑杆与柔性基板组件以及撑杆与接头的固定连接接口。撑杆靠近与中心展开机构连接端设置有榫头，用于插入接头，与接头进行连接。
51.结合参考图3，所述的缓冲泡沫4粘贴在柔性基板组件背面，主要作用包括在阵面压紧收拢的时候均匀传递压紧力、以及在振动过程中起到缓冲作用保护电池片不受损伤。缓冲泡沫选用聚酰亚胺泡沫，厚度为5mm，采用环氧胶黏剂粘贴到柔性基板表面。为了利于电池板的散热，缓冲泡沫在每片电池片对应的位置去除一定的面积，本实施例中，去除每片电池片70％面积的缓冲泡沫。
52.本发明提供的扇形翼阵面结构的安装步骤如下：
53.步骤1：由电池片生产厂家在柔性基板组件正面粘贴好电池片后，再在柔性基板背面粘贴好缓冲泡沫；
54.步骤2：将柔性基板组件放置到装配平台上，用销插住柔性基板组件上定位孔，以固定安装位置，再将第一撑杆和第二撑杆夹住柔性基板组件斜边安装部位，然后在相应的
螺纹埋件安装孔拧入螺钉；
55.步骤3：将撑杆的榫头插入接头，再将接头与撑杆的连接螺钉拧紧，从而形成了阵面结构。
56.所述的阵面结构与翼面中心展开机构连接好后，相邻的阵面结构通过穿入各自柔性铰链的芯轴进行连接，芯轴采用直径为0.9mm的不锈钢丝。在芯轴的两端安装有盖帽，防止芯轴在使用过程中脱落。装配成翼面的阵面结构见图4所示。
57.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

技术特征：
1.一种适用于空间用的柔性扇形翼阵面结构，其特征在于，包括：第一柔性基板组件、第二柔性基板组件、缓冲泡沫以及撑杆组件；所述第一柔性基板组件和第二柔性基板，用作电池片的安装和承载平台；所述第一柔性基板组件和所述第二柔性基板通过柔性铰链连接；所述缓冲泡沫粘贴在柔性基板组件背面，用于传递压紧力和保护电池片；所述撑杆组件设置在所述第一柔性基板组件、第二柔性基板组件之间，用于保持阵面维持稳定的构型。2.根据权利要求1所述的适用于空间用的柔性扇形翼阵面结构，其特征在于，所述的第一柔性基板组件或第二柔性基板组件均包括相连接的柔性基板和柔性铰链；所述第一柔性基板组件和所述第二柔性基板组件的外形尺寸呈梯形。3.根据权利要求1所述的适用于空间用的柔性扇形翼阵面结构，其特征在于，所述的柔性基板包括上下表面层的聚酰亚胺薄膜以及中间层是纤维布增强树脂基复合材料层；所述聚酰亚胺薄膜与所述纤维布增强树脂基复合材料层采用胶膜胶接成型。4.根据权利要求1所述的适用于空间用的柔性扇形翼阵面结构，其特征在于，所述柔性铰链包括第一平面段、第二平面段、第一啮合段以及第二啮合段；所述第一啮合段通过第一平面段连接所述第一柔性基板组件，所述第二啮合段通过所述第二平面段连接所述第二柔性基板组件；所述第一啮合段和所述第二啮合段啮合连接形成铰接结构。5.根据权利要求4所述的适用于空间用的柔性扇形翼阵面结构，其特征在于，所述第一啮合段和第二啮合段的啮合口相互错位布置。6.根据权利要求1所述的适用于空间用的柔性扇形翼阵面结构，其特征在于，所述柔性基板组件的一侧面用于粘贴电池片，另一侧面用于粘贴缓冲泡沫；所述缓冲泡沫，用于在阵面压紧收拢的时候均匀传递压紧力、以及在振动过程中起到缓冲作用保护电池片不受损伤。7.根据权利要求6所述的适用于空间用的柔性扇形翼阵面结构，其特征在于，所述缓冲泡沫采用聚酰亚胺泡沫；在对每片电池片的位置去除相应部分电池片面积的泡沫，以用于散热。8.根据权利要求1所述的适用于空间用的柔性扇形翼阵面结构，其特征在于，所述撑杆组件包括第一撑杆和第二撑杆；所述第一撑杆和所述第二撑杆通过螺钉连接成整体结构。9.根据权利要求8所述的适用于空间用的柔性扇形翼阵面结构，其特征在于，所述撑杆组件的两片撑杆将柔性基板组件的斜边夹住；在预设螺纹孔位置通过螺钉将撑杆和柔性基板组件连接成阵面结构。10.根据权利要求1所述的适用于空间用的柔性扇形翼阵面结构，其特征在于，所述撑杆组件头部还设置有用于连接翼面中心展开机构的接头，该接头采用铝合金材料制成，所述接头与撑杆之间通过螺钉连接。

技术总结
本发明提供了一种适用于空间用的柔性扇形翼阵面结构，包括：第一柔性基板组件、第二柔性基板组件、缓冲泡沫以及撑杆组件；所述第一柔性基板组件和第二柔性基板，用作电池片的安装和承载平台；所述第一柔性基板组件和所述第二柔性基板通过柔性铰链连接；所述缓冲泡沫粘贴在柔性基板组件背面，用于传递压紧力和保护电池片；所述撑杆组件设置在所述第一柔性基板组件、第二柔性基板组件之间，用于保持阵面维持稳定的构型。本发明可用于柔性扇形翼电池电路的安装平台和支撑载体，同时保持展开后扇形翼面的构型，其具有收拢尺寸小、厚度薄、展开面积大、重量轻的特点，可用于扇形太阳电池翼相关产品。关产品。关产品。


技术研发人员：许文彬 张箎 程雷 万德胜 崔琦峰 咸奎成 王治易
受保护的技术使用者：上海宇航系统工程研究所
技术研发日：2023.04.20
技术公布日：2023/6/7