惯性仪表精度漂移的材料问题与尺寸稳定性复合材料设计

陀螺、加速度计等惯性器件是高精度传感器，对零件的微小变形有着极其敏感的反应。因此，惯性器件材料的尺寸稳定性问题一直是提高精度的关键。作者长期研究发现，惯性仪表精度及其稳定性在结构设计确定的情况下与加工、装配有关，但是本质性的因素是材料在长期温度扰动下的“变形”“变性”“变质”问题。我国关于惯性器件材料尺寸稳定性的研究十分薄弱，材料与工艺技术已经成为制约仪表精度的“卡脖子”问题。本文重点介绍了材料“变形”即在温度扰动下微纳变形的研究结果。首先分析了惯性器件的服役环境以及该服役环境下的材料响应，从而提出复合材料尺寸稳定性设计的基本原理。通过材料设计，为解决低频谐振、复杂结构热应力变形、动载荷弹性变形、长期静载荷微纳米级变形、长期储存下材料时效自发变形等问题提供了有效的材料设计方案。设计制备的仪表级SiC/Al复合材料在核心关键指标上优于铍材，在“高新工程”、“北斗工程”等重大工程中显示出优异的技术效果。

Material Problem of Inertial Instrument Precision Drift and the Design of High Dimensional Stability Composites