[发明专利]碳纤维复合材料支撑结构的加热方法

说明书

本发明涉及一种用于航天器的碳纤维复合材料支撑结构的加热方法，包括如下步骤：在所述碳纤维复合材料支撑结构的两端分别设置第一电极；在所述碳纤维复合材料支撑结构的两端之间设置第二电极，第二电极与所述第一电极的极性相反；连接外接电源，其中，所述第一电极与所述外接电源中与其极性相同的一极连接，所述第二电极与所述外接电源中与其极性相同的一极连接；通电加热。本发明中的加热方法利用碳纤维复合材料支撑结构自身电阻特性，根据焦耳定律，通过直接在碳纤维复合材料结构件上连接电极的方式对各组件加热，使得碳纤维复合材料支撑组件自身成为加热元件，不再使用其他加热元件，可以避免对其他碳纤维复合材料支撑组件加热。

技术领域

本发明涉及航天航空技术领域，具体的，本发明设计一种用于航天器碳纤维复合材料支撑结构的加热方法。

背景技术

随着航天器自身体积和重量的不断增加，对航天器支撑结构减重的要求也相应提升。金属支撑结构由于其密度过大已不再满足大体积支撑结构要求。因此新型复合材料尤其是碳纤维复合材料应用越来越凸显。同时碳纤维复合材料以卓越的力学性能及低线胀特点，在某些结构设计选材中成为唯一选择。

航天器在轨工作过程中碳纤维复合材料支撑结构需要主动热控维持合理的温度水平。传统的主动加热方法是以温度传感器作为控温传感器，以薄膜型加热片作为加热装置，通过对薄膜型加热片供电从而对碳纤维复合材料支撑结构进行加热控温。薄膜型加热片需要通过胶黏剂粘接在结构件表面。胶黏剂自身导热系数低，粘接后在加热片与碳纤维支撑结构件之间形成一层热阻层，降低加热效率；由于胶黏剂自身线胀较大，对于极低线胀碳纤维复合材料组成的支撑结构整体线胀产生影响；多个加热片的使用，增加了多个电路接点，降低了热控系统的可靠性。

因此，现有技术需要进一步改进。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种加热效率高、可靠性高的碳纤维复合材料支撑结构的加热方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种碳纤维复合材料支撑结构的加热方法，所述加热方法包括如下步骤：

在所述碳纤维复合材料支撑结构的两端分别设置第一电极；在所述碳纤维复合材料支撑结构的两端之间设置第二电极，第二电极与所述第一电极的极性相反；连接外接电源，其中，所述第一电极与所述外接电源中与其极性相同的一极连接，所述第二电极与所述外接电源中与其极性相同的一极连接；通电加热。

优选的，所述第一电极为正极，所述第二电极为负极。

优选的，所述第一电极与所述外接电源的正极连接，所述第二电极与所述外接电源的负极连接。

优选的，所述第一电极为负极，所述第二电极为正极。

优选的，所述第一电极与所述外接电源的负极连接，所述第二电极与所述外接电源的正极连接。

优选的，所述第一电极和所述第二电极为铜电极。

优选的，所述第一电极和/或所述第二电极通过缠绕或嵌入的方式设置在所述碳纤维复合材料支撑结构上。

优选的，所述碳纤维复合材料支撑结构缠绕所述铜电极的局部表面磨掉其表面树脂。

本发明提供的碳纤维复合材料支撑结构的加热方法具有以下有益效果：

1)对碳纤维复合材料支撑结构加热控温时不再使用其他加热元件，使碳纤维复合材料支撑结构自身成为发热组件，节省了热控资源的需求量。

2)加热方法提高了热控系统的可靠性，提高了加热功耗的利用率，减小了碳纤维复合材料支撑结构整体变形不受热控系统的影响；

3)加热方法中的电极连接方式只对目标碳纤维复合材料支撑结构进行加热，避免了剩余碳纤维复合材料支撑结构组成的环路被加热，提高了加热效率。