本文關(guān)鍵詞：空間反射鏡拓?fù)鋬?yōu)化及其支撐技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 空間反射鏡 空間光學(xué)遙感器 SiC主鏡 拓?fù)鋬?yōu)化 輕量化 柔性支撐 Zernike多項(xiàng)式

【摘要】：隨著空間光學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,空間光學(xué)遙感器在空間探測(cè)、天氣預(yù)報(bào)、軍事偵察、海洋研究等領(lǐng)域都發(fā)揮了非常重要的作用。反射鏡作為空間光學(xué)遙感器光學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,其面形精度對(duì)整個(gè)遙感器的成像質(zhì)量有著不容忽視的直接影響。在未來大口徑反射鏡必將成為空間光學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì),然而反射鏡口徑的增大會(huì)使反射鏡自重變形以及由溫度變化而引起的熱變形急劇增加,整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)輸發(fā)射等成本也會(huì)大大增加;反射鏡的質(zhì)量增加也會(huì)使支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度增大很多。這也要求我們必須在盡量減重的條件下設(shè)計(jì)出合理的輕量化結(jié)構(gòu)與柔性支撐結(jié)構(gòu),才能保證整個(gè)系統(tǒng)的光學(xué)性能滿足要求。而傳統(tǒng)的輕量化設(shè)計(jì)很難同時(shí)滿足這些要求,拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)作為一種新型的輕量化方法是當(dāng)前空間光學(xué)遙感技術(shù)研究的重要方向,且目前反射鏡拓?fù)鋬?yōu)化研究較多的是針對(duì)圓形反射鏡,而本文研究對(duì)象是長(zhǎng)條形反射鏡,其尺寸為800mm*240mm。長(zhǎng)條形反射鏡的輕量化設(shè)計(jì)與支撐設(shè)計(jì)與圓形反射鏡都存在較大差別,所以本文針對(duì)長(zhǎng)條形反射鏡的拓?fù)鋬?yōu)化與柔性支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),主要做了以下幾方面的工作:分析對(duì)比了長(zhǎng)條形反射鏡不同輕量化方法和支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn);針對(duì)空間環(huán)境條件,將傳統(tǒng)輕量化方法與拓?fù)鋬?yōu)化方法進(jìn)行對(duì)比,得出的反射鏡拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)不論是在輕量化率還是面形精度上都要優(yōu)于傳統(tǒng)輕量化結(jié)構(gòu)。選用背部三點(diǎn)柔性支撐結(jié)構(gòu)完成了反射鏡支撐組件的設(shè)計(jì),并通過對(duì)柔性鉸鏈參數(shù)和支撐板拓?fù)溥M(jìn)行優(yōu)化,確定了組件的整體結(jié)構(gòu)。對(duì)有限元軟件得到的鏡面變形數(shù)據(jù)進(jìn)行Zernike多項(xiàng)式擬合,獲得可用于光學(xué)面形評(píng)價(jià)的結(jié)果,并完成了反射鏡組件的靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析,柔性結(jié)構(gòu)支撐下的反射鏡組件在不同工況下的反射鏡面形精度PV值小于λ/10,RMS值小于λ/50(λ=632.8nm),前三階諧振頻率均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于結(jié)構(gòu)的固有頻率。分析結(jié)果表明反射鏡組件滿足空間應(yīng)用要求。整個(gè)反射鏡組件能夠達(dá)到足夠高的靜態(tài)剛度、動(dòng)態(tài)剛度和熱穩(wěn)定性,具有足夠抵抗外界環(huán)境干擾的能力,能為其他長(zhǎng)條形反射鏡組件的設(shè)計(jì)提供借鑒。
【關(guān)鍵詞】：空間反射鏡 空間光學(xué)遙感器 SiC主鏡 拓?fù)鋬?yōu)化 輕量化 柔性支撐 Zernike多項(xiàng)式
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V443.5
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 選題目的及意義9-11
• 1.2 大口徑反射鏡國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 空間反射鏡輕量化技術(shù)概述13-14
• 1.4 反射鏡支撐方案概述14-15
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容15-19
• 第2章 大口徑反射鏡初步設(shè)計(jì)19-29
• 2.1 反射鏡應(yīng)用環(huán)境與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則19-21
• 2.1.1 反射鏡的應(yīng)用環(huán)境19-20
• 2.1.2 反射鏡的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則20-21
• 2.2 反射鏡的材料21-23
• 2.3 反射鏡鏡體厚度的確定23-24
• 2.4 反射鏡的支撐孔尺寸確定24-26
• 2.5 反射鏡實(shí)體結(jié)構(gòu)建模26
• 2.6 本章小結(jié)26-29
• 第3章 反射鏡的輕量化設(shè)計(jì)29-37
• 3.1 反射鏡的傳統(tǒng)輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)29-32
• 3.1.1 傳統(tǒng)輕量化方法簡(jiǎn)介29-31
• 3.1.2 反射鏡傳統(tǒng)輕量化模型31-32
• 3.2 反射鏡的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)32-35
• 3.2.1 拓?fù)鋬?yōu)化理論基礎(chǔ)32-33
• 3.2.2 反射鏡的拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33-35
• 3.3 三種輕量化結(jié)構(gòu)性能分析35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 反射鏡支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化37-49
• 4.1 支撐結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)及分析37-38
• 4.2 反射鏡支撐材料的選擇38-39
• 4.3 柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)39-44
• 4.3.1 柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述39-42
• 4.3.2 反射鏡支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42-44
• 4.4 反射鏡柔性支撐優(yōu)化改進(jìn)44-46
• 4.5 反射鏡組件性能分析46-47
• 4.6 本章小結(jié)47-49
• 第5章 反射鏡面形及動(dòng)力學(xué)分析49-63
• 5.1 反射鏡面形處理研究49-53
• 5.1.1 反射鏡面形處理方法50-53
• 5.1.2 數(shù)據(jù)處理流程53
• 5.2 反射鏡組件靜力學(xué)分析53-56
• 5.3 反射鏡組件動(dòng)力學(xué)分析56-61
• 5.3.1 模態(tài)分析56-58
• 5.3.2 過載分析58
• 5.3.3 隨機(jī)振動(dòng)分析58-61
• 5.4 本章小結(jié)61-63
• 第6章 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 全文總結(jié)63-64
• 6.2 不足與展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果69

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