(a)1500mm b)420 mm (c)360mm 图7用于 GREGOR空间望远镜的C/SiC反射镜 Fig7 CSiC mirror used for GREGOR 德国DSS和IABG公司,研发了用于NGT望远所、哈尔滨工业大学和国防科技大学。国防科技大学 镜的C/siC复合材料。美国NGST作为哈勃望远镜采用ISI工艺、PP+CⅥ工艺等制备了不同尺寸的 的继任者,其主反射镜直径为8m,它能对可见光到C/SiC反射镜材料,并且对C/SiC反射镜表面涂层技 远红外区的范围进行观察,体积是哈勃望远镜的10术展开了系统的研究,2。图10和图11为200 倍,但质量只有哈勃的25%。图8是用于NGST原理mm口径反射镜实物照片。国内目前已具备米级口 机的C/SiC反射镜,直径为500mm。图8(b)为该公径C/SC复合材料反射镜的研制能力。 司研制的用于MSG( Meteosat Second Generation)同步 卫星上的椭圆扫描镜,长、短轴分别为80和50cm 重70kg,抛光后表面粗糙度达到了06mm。 维朝]) 图10LSI工艺制备的200mm口径的 C/SiC复合材料反射镜 Fig 10 LSI CSiC mirror (a)用于NGST原理机的反射镜(b)用于MsG的扫描镜 图8LABG和DSS公司研制的C/SiC材料 Fig 8 C/SiC mirrors fabricated by IABG and DSS 日本三菱电气公司与ECM公司合作,在 Cesc 基础上研发了HB- Cesc材料,在碳纤维编织件内添 加短切碳纤维,进一步提高复合材料的弯曲强度、弹 性模量、断裂韧性等综合性能。拟在2010年(已推迟 图11PIP-CⅥ联用制备的200mm口径的 到2017年)发射SPCA空间望远镜,配备一块直径 C/SiC复合材料反射镜 3.5m的主镜,其支撑结构也将采用C/SiC复合材 Fig 11 PIP+CVI C/SiC ellipse mirror 料。图9为模拟考核用750mmC/SiC反射镜。 4结语C/SiC复合材料具有高比强、高比模及热稳定 性好等优点,可制成薄型反射镜或蜂窝型等中空结构, 能有效减轻卫星载荷,降低发射成本。国外对C/SiC 反射镜的研究已达到实用化阶段。而国内C/SiC反射 镜的研究尚处于起步阶段,今后研究应着重在以下几 点 1)大尺寸C/siC坯体制备,涉及到材料制备技 术、大型反应烧结设备的研究以及直径超过1.5m的 图9日本三菱和德国ECM合作研制的750mn 大尺寸坯体的连接技术。 C/SiC反射镜 (2)C/SiC轻型反射镜的结构设计。为降低空间反 Fig9750mmC/ SiC mirror fabricated by Mitsubishi and ECM射镜低成本,需对其力学结构进行设计来满足轻量化的 在国内,C/SiC反射镜的研究尚处于起步阶段,要求 目前从事相关研究的单位有中科院上海硅酸盐研究 (下转第63页) 宇航材料工艺htp://ww.sheley.com2016年第6期 29(ａ) １ ５００ ｍｍ (ｂ) ４２０ ｍｍ (ｃ) ３６０ ｍｍ 图 ７ 用于 ＧＲＥＧＯＲ 空间望远镜的 Ｃ/ ＳｉＣ 反射镜 Ｆｉｇ.７ Ｃ/ ＳｉＣ ｍｉｒｒｏｒ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ＧＲＥＧＯＲ 德国 ＤＳＳ 和 ＩＡＢＧ 公司ꎬ研发了用于 ＮＧＳＴ 望远 镜的 Ｃ / ＳｉＣ 复合材料ꎮ 美国 ＮＧＳＴ 作为哈勃望远镜 的继任者ꎬ其主反射镜直径为 ８ ｍꎬ它能对可见光到 远红外区的范围进行观察ꎬ体积是哈勃望远镜的 １０ 倍ꎬ但质量只有哈勃的 ２５％ꎮ 图 ８ 是用于 ＮＧＳＴ 原理 机的 Ｃ / ＳｉＣ 反射镜ꎬ直径为 ５００ ｍｍꎮ 图 ８(ｂ)为该公 司研制的用于 ＭＳＧ(Ｍｅｔｅｏｓａｔ Ｓｅｃｏｎｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ)同步 卫星上的椭圆扫描镜ꎬ长、短轴分别为 ８０ 和 ５０ ｃｍꎬ 重 ７.０ ｋｇꎬ抛光后表面粗糙度达到了 ０.６ ｎｍꎮ (ａ) 用于 ＮＧＳＴ 原理机的反射镜(ｂ) 用于 ＭＳＧ 的扫描镜 图 ８ ＩＡＢＧ 和 ＤＳＳ 公司研制的 Ｃ/ ＳｉＣ 材料 Ｆｉｇ.８ Ｃ/ ＳｉＣ ｍｉｒｒｏｒｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ＩＡＢＧ ａｎｄ ＤＳＳ 日本三菱电气公司与 ＥＣＭ 公司合作ꎬ在 Ｃｅｓｉｃ 基础上研发了 ＨＢ－Ｃｅｓｉｃ 材料ꎬ在碳纤维编织件内添 加短切碳纤维ꎬ进一步提高复合材料的弯曲强度、弹 性模量、断裂韧性等综合性能ꎮ 拟在 ２０１０ 年(已推迟 到 ２０１７ 年)发射 ＳＰＩＣＡ 空间望远镜ꎬ配备一块直径 ３.５ ｍ 的主镜ꎬ其支撑结构也将采用 Ｃ / ＳｉＣ 复合材 料ꎮ 图 ９ 为模拟考核用 ７５０ ｍｍ Ｃ / ＳｉＣ 反射镜ꎮ 图 ９ 日本三菱和德国 ＥＣＭ 合作研制的 ７５０ ｍｍ Ｃ/ ＳｉＣ 反射镜 Ｆｉｇ.９ ７５０ ｍｍ Ｃ/ ＳｉＣ ｍｉｒｒｏｒ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ ａｎｄ ＥＣＭ 在国内ꎬＣ / ＳｉＣ 反射镜的研究尚处于起步阶段ꎬ 目前从事相关研究的单位有中科院上海硅酸盐研究 所、哈尔滨工业大学和国防科技大学ꎮ 国防科技大学 采用 ＬＳＩ 工艺、ＰＩＰ ＋ＣＶＩ 工艺等制备了不同尺寸的 Ｃ / ＳｉＣ 反射镜材料ꎬ并且对 Ｃ / ＳｉＣ 反射镜表面涂层技 术展开了系统的研究[１７ꎬ ２２] ꎮ 图 １０ 和图 １１ 为 ２００ ｍｍ 口径反射镜实物照片ꎮ 国内目前已具备米级口 径 Ｃ / ＳｉＣ 复合材料反射镜的研制能力ꎮ 图 １０ ＬＳＩ 工艺制备的 ２００ ｍｍ 口径的 Ｃ/ ＳｉＣ 复合材料反射镜 Ｆｉｇ.１０ ＬＳＩ Ｃ/ ＳｉＣ ｍｉｒｒｏｒ 图 １１ ＰＩＰ－ＣＶＩ 联用制备的 ２００ ｍｍ 口径的 Ｃ/ ＳｉＣ 复合材料反射镜 Ｆｉｇ.１１ ＰＩＰ＋ＣＶＩ Ｃ/ ＳｉＣ ｅｌｌｉｐｓｅ ｍｉｒｒｏｒ ４ 结语 Ｃ/ ＳｉＣ 复合材料具有高比强、高比模及热稳定 性好等优点ꎬ可制成薄型反射镜或蜂窝型等中空结构ꎬ 能有效减轻卫星载荷ꎬ降低发射成本ꎮ 国外对 Ｃ/ ＳｉＣ 反射镜的研究已达到实用化阶段ꎮ 而国内 Ｃ/ ＳｉＣ 反射 镜的研究尚处于起步阶段ꎬ今后研究应着重在以下几 点ꎮ (１)大尺寸 Ｃ / ＳｉＣ 坯体制备ꎬ涉及到材料制备技 术、大型反应烧结设备的研究以及直径超过 １.５ ｍ 的 大尺寸坯体的连接技术ꎮ (２)Ｃ/ ＳｉＣ 轻型反射镜的结构设计ꎮ 为降低空间反 射镜低成本ꎬ需对其力学结构进行设计来满足轻量化的 要求ꎮ (下转第 ６３ 页) 宇航材料工艺 ｈｔｔｐ: / / ｗｗｗ.ｙｈｃｌｇｙ.ｃｏｍ ２０１６ 年 第 ６ 期 — ２９ —