碳纤维镜筒的成型工艺

碳纤维复合材料因为具有较高的比强度以及比刚度，它的尺寸稳定性较强，可设计性好，因此在航空和航天领域得到越来越广泛的应用。采用碳纤维复合材料制造天文望远镜的镜筒就是应用之一，从而代替了传统的铝合金材料，可以减重30%以上，所以也是空间光学结构所需要的关键指标之一。

原材料选择：
碳纤维符合材料的性能是由作为增强材料和碳纤维和基体材料二者共同决定的，也就是说决定材料性能不仅仅取决于碳纤维，实际上基体材料也起到了非常关键的作用。因此在确定增强材料的同时需要选择适当的基体材料。且碳纤维又可以分为高强和高模两种，对于镜筒这种空间结构来说，通常需要对结构的刚度要求很高，这边建议采用高模量的碳纤维做挣钱材料，且碳纤维本身就具有负的热膨胀系数，碳纤维则选择目前主流的日本东丽T700型号的碳纤维，树脂可采用TDE-85的环氧树脂体系。

成型工艺：
碳纤维复合材料的成型工艺有很多种，比如：纤维缠绕成型（FW）、对模模压成型、真空袋法成型、预浸料（高压金）成型等等。对于镜筒这种结构来说，无锡威盛（RSN）新材料科技有限公司推荐采用缠绕加铺放的组合工艺成型技术，90°层缠绕、±20°和0°层铺放来实现了碳纤维符合材料镜筒的制作。这种工艺的优点是工艺简单，对设备要求不高，用普通的缠绕机即可实现。碳纤维复合材料镜筒制造完成后需要进行尺寸检测、称重、无损探伤、热膨胀系数检测、真空除气和空间环境性能检测等步骤。

最后制造碳纤维复合材料镜筒可采用缠绕加铺放的组合工艺，成型后的碳纤维复合材料镜筒尺寸精度可达到设计要求，以满足空间环境要求。且碳纤维复合材料镜筒的热膨胀系数可以根据需要进行设计，具有接近零的热膨胀系数，而且碳纤维复合材料的镜筒具有较高的比强度和比刚度，与铝合金结构相比，可减重42.8%。