新型航天器太阳电池阵基板的质量控制

　　（中国航天科技集团五院五O八所，北京100076）还对一些突出的质量问题作了简述。

　　言新型航天器太阳电池阵基板（以下简称基板）由航天科技集团八院八O五所负责设计，航天科技集团五院五O八所（北京空间机电研究所）负责研制。其结构由M40碳纤维/环氧网格面板、薄壁矩形梁、铰链支座压紧套，铝蜂窝芯子、各种预埋块组件等零件采用胶接成型工艺复合成一整体结构。为了确保基板表面的电绝缘性能要求，还粘贴1层0.05mm厚的聚酰亚胺薄膜，为确保铰链支座和压紧套孔位和平面度精度要求，还进行后加工。本制品为折叠式太阳电池阵结构、要求质量轻、刚性好、表面平整光滑、尺寸稳定性好等特点，其外形尺寸为2000mmx1530mmx25mm，在其推进舱两侧各安装4块基板，轨道舱两侧各安装2块基板，要求基板具有一定的强度和足够的刚度，以保证其在收拢状态下基频不与本体频率相耦合，在展开状态下其基频必须避免与总体姿态控制系统相互干扰。

　　新型航天器太阳电池阵基板研制不同于一般航天产品，它有其高可靠性要求，又是其电源分系统重要结构件之一，其精度要求高，技术难度大，工序内容多，所以基板的质量问题一直是大家十分关注的，本产品在研制过程中对各道工序、各个环节的质量控制就显得十分重要。

　　在初样阶段研制中主要解决了基板碳环氧铰链支座等复杂结构件的成型工装模具设计与加工，基板胶接组装工艺、聚酰亚胺薄膜后粘贴工艺等技术难点。基板经地面环模试验后，相继暴露出来不少技术问题，如碳/环氧网格面板局部损伤、基板背面碳/环氧网格面板热破率低、聚酰亚胺薄膜粘贴电绝缘性能和外观质量问题、压紧套粘接后位置尺寸精度问题等，上述各技术问题在设计部门的大力协助下，积极采取有效措施，经工艺攻关和多年努力取得积极成效，基板研制过程中各个环节得到较有效控制，基板的产品质量不断提高，使基板的主要技术指标均达到设计使用要求，为以后各批次基板研制奠定了良好基础。

　　1基板的结构特点和主要技术要求bookmark0 1.1结构特点新型航天器太阳电池阵基板的结构特点、外形尺寸和精度要求见圄1.⑴基板外观要求清洗无油污，碳/环氧网格面板无折断；置100mm长度内的平面度公差<0.1mm；表采用湿法检验其绝缘电阻<10M；⑷铰链支座衬套装配精加工后达到设计圄纸精度要求；碳纤维补强片材杭州索奇先进复材公司基板结构及外形尺寸示意图⑸压紧加强套装配后符合设计圄纸要求。2基板的质量控制过去人们习惯把质量控制理解为产品检验，实践表明质量是制造出来的。总结多年从事复合材料成型工艺研究的实践经验，笔者认为，产品质量不仅与生产过程、原材料质量有关，而且与设计合理与否紧密相关。众所周知，基板设计者不仅要设计产品的功能、物理特性和工艺方法，以满足实际使用的性能要求，因此设计是产品质量的决策时期。

　　进行设计质量评审是保证设计质量的基本手段。通过审查讨论，重点对设计方案、技术状态、可靠性分析等内容进行评审，充分发挥集体智慧并运用于设计方案中，弥补其局限性。除此之外，主要进行原材料的质量控制、生产过程中的质量控制、成品检验等内容，现分别叙述如下。

　　2.1原材料的质量控制对原材料质量控制的总要求是用于基板的原材料应满足出厂指标要求，具体做法是先检查材料名称、标记、批号等是否与技术要求相符，然后按有关技术标准规范要求进行抽检或复验，基板使用的主要原材料技术要求及复验结果见表1 -5，均达到复验性能要求。

　　2.2研制过程中的质量控制与其它产品一样，影响基板产品质量的因素富阳特纤所碳纤碳布芳纶芳纶布混杂布蜂窝芯表1破纤维复丝性能复验结果纤维类别单丝直径（|am）密度拉伸强度（MPa）拉伸模量（GPa）断裂伸长率（%）注：M40-3000-40A用于网格面板的编织，M40-3000-40B用于加强层以及缠绕、模压制品。

　　表2环氧648/三氟化硼单乙胺浇注体性能浇注体拉伸强度（MPa）拉伸模量（GPa）泊松比环氧648/三氟化硼单乙胺表3 J-154热破股与J-47D泡沫股力学性能测定结果胶名称室温胶接剪切强度（MPa）80C胶接剪切强度90C板-板剥离强度（N/cm）室温剪切强度80C管剪强度（MPa）J-154中温固化热破结构胶J-47D泡沫胶表4 J-133室温固化股粘剂性能测定结果胶名称室温胶接剪切强度（MPa）80胶接剪切强度（GPa）J-133室温固化胶粘剂29.3表5美国Hexcel公司铭蜂窝芯性能测试结果蜂窝规格蜂窝N节点）度平压强度平压模量主要有人、机、料、法、环，除原材料外其余都发生在研制过程中，因此研制过程质量控制是产品质量的形成阶段、关键时期，这个阶段主要控制内容有以下几个方面：⑴操作者因素。基板操作是一项技术性能很强的工作，操作者应经过复合材料专业技术培训，掌握基板生产技能，了解原材料基本性能，懂得各种成型工装模具和设备的使用和维护，熟悉产品基本性能要求及其质量控制要求，这里需特别强调根据复合材料成型工艺特点和要求应配备工艺技术人员和质检人员，以确保基板研制过程中的质量控制。

　　⑵生产环境条件。基板研制应在专门厂房中进行，除满足技安要求外，工作间温、湿度和洁净度等要进行控制，温度15 -30C，相对湿度低于70%，洁净度符合工艺文件要求。

　　⑶工艺文件。工艺文件是确保基板稳定的基本手段，工艺文件按Q/W90-89“复合材料航天器结构件成型工艺规程编写细则”进行编写，工艺文件应同基板零件一起通过各道工序，每道工序芫工后，必须经操作者、检验人员签字后，才能进入下道工序。

　　碳纤维补强片材杭州索奇先进复材公司⑷工序。工序中操作人员应按工艺文件要求操作，检验人员应监检的主要项目有：a所用原材料、半成品类型是否符合规定要求；b成型工艺中设备是否按工艺文件要求调试；c成型工装模具、下料样板等是否符合要求；d生产环境条件是否符合工艺文件要求；e零件成型应符合工艺文件要求；f胶接组装配应符合工艺文件要求；g固化成型工艺应符合工艺文件要求。

　　2.3成品检验成品检验虽不能提高产品质量，但可保证交付使用的产品质量。对基板除几何尺寸、孔位精度、质量、外观质量按常规检验外，重点在于检查电绝缘性能和胶接性能等内在质量。

　　太阳电池阵验收规范“有关要求检测。

　　⑵胶接质量无损检测。按设计文件要求对基板胶接质量采用声阻法无损检测。

　　3基板研制中突出的质量问题由上述内容介绍可知，基板在外观质量、形位公差、孔位精度公差、电性能、背面散热等方面均有较高要求，具体研究和实践表明其研制中突出的质量问题有以下几个方面。

　　3.1碳/环氧网格面板1530mm，厚度约0.3mm，预浸无纬布制备中因纤维损伤、网格面板尺寸不均等引起的力学性能不稳定等现象。

　　3.2碳/环氧边框000mm，其截面尺寸为24mmx10mm上下壁厚为1mm，侧壁厚为0.6mm，是一种细长比达100倍的矩形，其研制中突出的质量问题是解决边框厚度、直线度和脱模工艺等质量问题。

　　3.3基板胶接组装碳纤碳布芳纶芳纶布混杂布蜂窝芯基板上有6种不同规格、40多件埋件，在一次胶接成型时应解决压紧支撑套、铰链支座各孔位精度定位，以及加温固化过程中因受热不匀引起内应力造成基板变形等质量问题。

　　3.4粘聚酰亚胺薄膜基板对电绝缘性能提出严格要求，在聚酰亚胺薄膜粘贴过程中要做好用胶量控制、粘贴强度保证和外观质量控制等质量问题。

　　3.5基板后加工工艺基板上铰链支座与压紧支撑套相对位置孔位精度要求为0.1mm，铰链支座孔径要求为屮0.015mm，基板4个角处聚酰亚胺的铰链孔平面度要求为0.12mm，压紧支撑套组成平面的平面度要求0.2mm，这些尺寸精度要求是保证基板展开机构工作的重要保证，为此必须做好基板后加工工艺质量控制工作。

　　3.6基板背面热破率为了确保基板上太阳电池片正常工作，基板背面的散热特性系数反应其散热效果情况，为此设计部门提出要求达到90%热破率，对此我们采取预热破等特殊工艺技术，保证太阳电池片工作达到预期效率，确保新型航天器达到高可靠的工作状态。

　　为了解决基板研制过程中上述各项内容突出的质量问题，我们对每项内容质量问题作了具体分析研究，有的还进行工艺试验论证，找出其主要原因，积极采取措施，充分发挥大家智慧，用一切可能的办法来保证基板的各项功能特征和性能要求满足设计指标要求，达到这项载人航天产品使用要求的稳定性和可靠性。

　　4结语新型航天器太阳电池阵基板的质量控制是1个越来越得到人们重视的课题内容，它还需要不断发展和芫善，目前我单位工艺设施还较落后，许多工序脱离不开手工操作，且部分原材料质量有时不够稳定，对工艺过程质量控制和产品质量检测等方面也缺乏系统管理，使基板产品质量有（下转45页）富阳特纤所纤维进行比较，发现一般吸水加工的聚酯纤维的吸湿性与未加工的聚酯纤维相比，几乎没有变化；而“フレシ-儿纤维经确认，其吸放湿性都大幅度提高。尤其是”フレシ-儿“纤维，在高湿度和低湿度状态下的吸湿率之差很大，把人体出的汗和湿气排到外气的吸放湿性很优良。

　　大阪回生医院皮肤部部长庄司昭伸先生的协作下进行研讨。邀请对这种“フレシ-儿纤维感兴趣和理解的一些患者进行穿用试验。在试验中，连择症状稳定的特异反应性皮肤炎、接触皮炎的病人为对象，让他们穿用”フレシ-儿“”

　　纤维胸罩1个月以上，并研究症状的变化。其结果通过临床担任医师对症状的观察，认为症状得到改善。另外，请患者们回答征询意见卡片，有意接触“フレシ-儿纤维胸罩部位，也认为症状改善了，没有发现1个病情渐趋恶化的症例，80%以上的患者希望继续穿用。

　　表明，该纤维对抑制皮肤癌认为也有效果。

　　（以上毕鸿章稿）（上接37页）时产生波动。因此积极采用先进工艺设施，不断提高原材料质量稳定性，加强对研制过程的质量控制系统化和规范化，加强对产品随炉试件试验和无损检测技术的研究，是今后基板质量控制的主要方向。