空间大型天线在轨建造示意图

近年来，随着空间太阳能电站、超大口径天线、在轨服务平台等超大型空间设施成为航天发展重点，传统 “地面制造成型、火箭发射入轨” 模式面临瓶颈：运载火箭整流罩尺寸有限、发射过载苛刻，难以满足数百米至公里级超大结构建造需求。在轨建造无需折叠发射、不受运载尺度限制，可直接在空间完成构件制备、连接与集成，成为下一代航天系统的核心技术。

碳纤维聚醚醚酮（CF/PEEK）单元体管件连续拉挤成型原理样机

在此背景下，中国科学院沈阳自动化研究所等单位在空间大型结构在轨建造领域取得重要突破，成功研发碳纤维 / 聚醚醚酮（CF/PEEK）复合材料管状单元拉挤成型 + 激光透射焊接一体化技术，为大型空间桁架结构在轨自动化建造提供轻量化、高强度、高可靠新方案。相关成果近期发表于国际权威期刊Space: Science & Technology。

研究团队针对在轨建造两大核心难题 ——高性能结构单元高效制备与构件间可靠连接，提出全新技术路线：采用 CF/PEEK 热塑性预浸带，通过连续拉挤工艺制备中空管状构件。科研团队系统研究了温度与拉挤速度对力学性能影响，确定了最优工艺参数，制备的复合管兼具高比强度、高刚度与优良环境适应性，非常适合空间长期服役。

空间结构在轨制造地面演示验证（左为桁架产品，右为镜架产品）

在连接技术上，科研团队创新采用3D 打印高透光 PEEK 接头 + 激光透射焊接，实现管件与接头高精度、高强度一体化连接。该方式非接触、应力均匀、效率高，有效克服传统胶接易老化、机械连接重量大、可靠性不足等缺陷，焊缝稳定满足空间结构承载要求。

为验证工程实用性，科研团队基于该技术，开展了抛物面天线桁架缩比样机集成制造，实现了从材料、成型、连接到结构装配全流程贯通，证明所提出的方案适用于空间在轨自动化建造。

该项研究以Manufacturing and Joining of Composite Units for On-Orbit Construction of Large Structures in Space为题发表，沈阳自动化所博士后李玉新为论文第一作者，骆海涛研究员为通讯作者。

本研究填补了 CF/PEEK 热塑性复合材料中空构件在轨制造技术空白，可显著提升大型空间结构建造效率与可靠性，为未来空间太阳能电站、深空基础设施、大型在轨建造平台提供关键技术支撑。该研究得到了沈阳自动化所基础研究计划项目的支持。

空间自动化技术研究室空间结构动力学及优化设计团队长期致力于空间大型结构在轨建造与复合材料应用研究，持续推进先进制造技术与航天工程的交叉融合。（空间自动化技术研究室）

论文链接：

https://spj.science.org/doi/10.34133/space.0333