航天复合材料测试新需求：冷热冲击箱在星载设备热循环试验中的应用

更新时间：2025-06-18

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冷热冲击箱的工作原理与技术特性

引言

在航天技术飞速发展的当下，星载设备的性能与可靠性直接关乎航天任务的成败。航天复合材料凭借其高比强度、高比模量、耐腐蚀性强等优异特性，在星载设备制造中得到广泛应用。然而，太空环境极为复杂，存在温差、空间辐射、真空等恶劣条件。例如，在地球轨道上运行的卫星，其向阳面温度可达 150℃以上，背阳面温度则低至 - 100℃以下，这种剧烈的温度变化对航天复合材料的性能是巨大考验。因此，如何准确模拟太空环境，对航天复合材料进行全面、可靠的测试，成为保障星载设备可靠性的关键环节。冷热冲击箱作为能够模拟快速温度变化的专业设备，在星载设备热循环

航天复合材料面临的环境挑战

温差

太空环境中的温差是航天复合材料面临的首要挑战。在轨道运行过程中，星载设备不断经历昼夜交替，温度在短时间内发生巨大波动。这种频繁且剧烈的温度变化，会使复合材料内部产生热应力。当热应力超过材料的承受极，就会导致材料出现裂纹、分层等损伤，严重影响星载设备的结构完整性和功能稳定性。

空间辐射

空间中存在着高能带电粒子辐射、紫外线辐射等多种辐射源。这些辐射会与航天复合材料发生相互作用，破坏材料的分子结构，导致材料性能退化。例如，紫外线辐射会使复合材料的表面发生老化，降低材料的力学性能和耐腐蚀性；高能带电粒子辐射则可能穿透材料，引发内部缺陷，影响材料的电学性能。

材料性能评估

力学性能测试：通过冷热冲击试验，可评估航天复合材料在温度变化下的力学性能变化。例如，测试材料的拉伸强度、弯曲强度、压缩强度等指标在不同温度循环次数后的变化情况，分析材料的疲劳性能和寿命，为材料的选型和设计提供依据。

热物理性能测试：冷热冲击箱可用于研究复合材料的热膨胀系数、热导率等热物理性能。在温度循环过程中，测量材料尺寸的变化和热量传递情况，了解材料在不同温度条件下的热稳定性，为星载设备的热设计提供关键数据。

4.2 部件可靠性验证

电子元器件可靠性测试：星载设备中的电子元器件对温度变化非常敏感。利用冷热冲击箱对电子元器件进行热循环试验，可检测元器件在温度下的电气性能稳定性，如电阻、电容、晶体管等参数的变化情况，提前发现潜在的故障隐患，提高电子系统的可靠性。

结构部件连接性能测试：航天复合材料结构部件之间的连接部位在温度变化时容易产生应力集中，导致连接失效。通过冷热冲击试验，可评估结构部件之间的连接强度、密封性等性能在温度循环后的变化，优化连接工艺和结构设计，确保星载设备结构的完整性。

4.3 工艺验证与优化

在航天复合材料的成型和加工过程中，冷热冲击箱可用于验证不同工艺参数对材料性能的影响。例如，研究固化温度、压力等工艺条件在模拟太空温度环境下对复合材料性能的作用，优化工艺参数，提高产品质量和生产效率。同时，还可对新型材料和工艺进行验证，为航天材料技术的创新提供支持。