一種用于大量小型衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的新方法采用低CTE、低成本的 CFRP 蜂窩芯、堅固的單層蒙皮和模塊化面板系統(tǒng)，以縮短反射器、太陽能電池陣列等的交貨時間、減少勞動力和成本。

面板采用Patz Materials and Technologies 的 Apex 芯材和 A&P Technology 的 HM63 QISO 織物表皮

先進復(fù)合材料與高速生產(chǎn)技術(shù)：重塑衛(wèi)星制造的格局

傳統(tǒng)衛(wèi)星制造長期依賴昂貴的材料和勞動密集型工藝（如手工鋪層），這僅適用于造價數(shù)十億美元的大型航天器。然而，隨著商業(yè)衛(wèi)星市場（尤其是大型小型衛(wèi)星星座）的迅猛擴張，行業(yè)亟需一場變革：更高的生產(chǎn)速度、更低的成本以及適用于大規(guī)模生產(chǎn)的高性能材料。

為應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，三家經(jīng)驗豐富的復(fù)合材料供應(yīng)商——Patz Materials and Technologies (PMT)、Rock West Composites (RWC) 和 A&P Technology——攜手合作，開發(fā)出一種低成本、省工的輕質(zhì)高模量 (HM) 碳纖維增強聚合物 (CFRP) 芯板制造方案。該方案旨在滿足衛(wèi)星光學平臺、太陽能電池陣列基板、反射器和主結(jié)構(gòu)模塊化部件等應(yīng)用需求。

合作背景：應(yīng)對市場變革

PMT（材料專家）：意識到市場正從大型衛(wèi)星轉(zhuǎn)向衛(wèi)星星座，需要以更低成本提供同等高性能的材料。

RWC（結(jié)構(gòu)制造與集成）：以其敏捷性和工程深度，專注于將研發(fā)轉(zhuǎn)化為規(guī)?；a(chǎn)，提供符合航天要求（低釋氣、超低/零熱膨脹系數(shù)、寬溫域）的組件。

A&P Technology（編織技術(shù)領(lǐng)先者）：提供關(guān)鍵的 QISO 編織材料（0°、+/-60° 結(jié)構(gòu)），賦予材料多向強度、良好懸垂性并提升生產(chǎn)效率。

核心技術(shù)突破

革命性芯材：Apex CFRP 蜂窩芯

材料基礎(chǔ)： 采用 A&P 的 QISO 編織材料。

核心優(yōu)勢：

成本驟降： 成本僅為傳統(tǒng) HM 蜂窩芯的十分之一。

性能保持： 保持輕量化、超低熱膨脹系數(shù) (CTE) 等滿足高精度光學和高性能結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵特性。

結(jié)構(gòu)創(chuàng)新： 利用絲束鋪展技術(shù)，材料本身形成開放式透氣結(jié)構(gòu)（無需像鋁或 Nomex 蜂窩那樣額外手工穿孔），防止發(fā)射時壓力差造成的損傷。同時，材料用量減少約一半。

額外優(yōu)勢： 吸濕性更低，剪切性能更高，密度更低。

高效蒙皮：單層 QISO 面板

替代方案： 傳統(tǒng)大型衛(wèi)星使用八層準各向同性高模量碳纖維預(yù)浸料作為夾芯板蒙皮。

PMT 方案： 僅使用一層基于 Hexcel HM63 高模量碳纖維的 QISO 編織預(yù)浸料。

顯著效益：

大幅減重： 蒙皮層纖維質(zhì)量從約 800 克/平方米降至 310 克/平方米。

簡化工藝： 極大減少鋪層數(shù)量和制造復(fù)雜性。

降低成本： 材料用量和工時顯著減少。

關(guān)鍵性能與可制造性優(yōu)勢

熱穩(wěn)定性 (趨近零 CTE)： 這對高分辨率成像系統(tǒng)至關(guān)重要。透鏡在原子尺度（埃級）的位移都會影響分辨率。傳統(tǒng)大型衛(wèi)星使用極其昂貴的材料來控制 CTE，而此方案以低成本實現(xiàn)了類似的熱穩(wěn)定性性能。

成本控制：

材料用量減少（芯材和蒙皮均減半或更多）。

制造步驟簡化（單層蒙皮代替八層，芯材無需額外穿孔）。

可使用標準壓制固化工藝快速生產(chǎn)（“展開-壓制-固化”）。

HM63 碳纖維為美國國產(chǎn)，規(guī)避關(guān)稅、出口管制和審批延誤，保障供應(yīng)鏈。

高速生產(chǎn)與靈活性：

模塊化設(shè)計： 適用于光具座、太陽能基板、反射器、可展開吊桿、主結(jié)構(gòu)件等多種部件。

縮短周期： 從設(shè)計到制造的周期從“年”縮短到“周”。

庫存管理優(yōu)化： 公司可在設(shè)計完成前批量生產(chǎn)標準面板，需要時只需進行修整、加工和組裝，極大提升響應(yīng)速度。

已驗證應(yīng)用

RWC 已成功利用這些材料組裝其Strato 系列夾層板、板材、管材，并特別針對太空太陽能電池陣列基板和射頻 (RF) 通信反射器進行了測試，充分驗證了其在下一代衛(wèi)星制造中的可生產(chǎn)性和性能優(yōu)勢。

總結(jié)

PMT、RWC 和 A&P Technology 的合作，通過創(chuàng)新地應(yīng)用 QISO 編織技術(shù)和絲束鋪展工藝，開發(fā)出了低成本、易加工、高性能的 HM CFRP 芯材和單層蒙皮系統(tǒng)。這不僅顯著降低了衛(wèi)星（尤其是中小型衛(wèi)星和星座）關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的材料和制造成本，更通過簡化工藝、實現(xiàn)零 CTE 熱穩(wěn)定性和模塊化設(shè)計，徹底改變了衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)速度和方式，為蓬勃發(fā)展的商業(yè)航天市場提供了強大的解決方案。這項突破的核心在于：用更智能的材料設(shè)計和制造方法，以商業(yè)市場可接受的成本，實現(xiàn)了以往只有頂級航天項目才能負擔的高性能。