弹载光学系统复合材料支撑结构低热膨胀优化

作     者：王轩 赵晨起 Wang Xuan;Zhao Chenqi

作者机构：中国民航大学航空工程学院天津300300 

基　　金：国家重点基础研究发展计划(20014CB046200) 天津市科技计划(20YDTPJC00380) 航空科学基金(2018ZF67011) 

出 版 物：《红外与激光工程》 (Infrared and Laser Engineering)

年 卷 期：2023年第52卷第5期

页      码：388-398页

摘      要：为了减小弹载光学系统支撑结构在服役温度下的热膨胀变形,选用纤维方向热膨胀系数小、可设计性强、比重小的碳纤维复合材料代替钛合金作为支撑结构主体材料。首先测定复合材料沿纤维方向和垂直纤维方向的线热膨胀系数,并在此基础上建立复合材料层合结构热膨胀仿真分析方法,然后以轴向前端热膨胀变形量最小为目标、质量与基频为约束进行复合材料支撑结构优化设计,通过有限元数值仿真验证设计方法的有效性。结果表明:碳纤维复合材料支撑结构相较于钛合金支撑结构在50℃的均匀温升区间内轴向前端热膨胀变形减小87.8%,质量减小63.2%,基频提升了24.4%,满足了支撑结构对超低热膨胀、轻量化和动态特性的要求。

主 题 词：复合材料 低热膨胀 优化设计 光学系统 支撑结构 

学科分类：0806[工学-电气类] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/IRLA20220742

馆 藏 号：203122280...