本文關鍵詞：光定心加工及裝配技術研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《哈爾濱工業(yè)大學》 2010年

空間反射鏡鏡片及其支撐結構分析與設計

柯瑞  

【摘要】： 光學系統(tǒng)是太空飛行器非常重要的組成部分,起到收集各種信息的作用。反射鏡是反射式光學系統(tǒng)的關鍵部件。為了提高空間反射鏡的分辨率,增大反射鏡的口徑是非常有效的途徑。然而,隨著反射鏡口徑的增加,會引起了一系列的技術難題,主要包括自重增加引起的變形的增大、太空大溫差環(huán)境引起的反射鏡變形的增加及自重增加引起的發(fā)射成本的增大等。因此必須進行對反射鏡鏡片輕量化結構設計和支撐結構設計,從而保證空間環(huán)境條件下光學系統(tǒng)性能穩(wěn)定。 本文設計出了輕量化的空間反射鏡鏡片結構,并利用有限元分析軟件ANSYS對其進行了具體的包括質量特性與模態(tài)的分析,最終確定使用輕量化率較高且結構較為穩(wěn)定的背部三角形蜂窩板結構形式的輕量化反射鏡鏡片模型。本文還對反射鏡鏡片分別在四種最常用的支撐方式下由于自重變化和大溫差引起的形變進行了分析,比較了各種支撐方式的優(yōu)劣性,最終確定了以對大口徑鏡片形變抑制較有優(yōu)勢的背部支撐方式為基礎,對反射鏡支撐結構進行進一步的改進。 在設計過程中,利用一級結構和總體支撐方式使鏡片的支撐點數(shù)目增加為六個,大大地減小了鏡面變形;根據(jù)不同支撐點位置分布下鏡面變形的計算結果,確定了支撐點所處位置半徑與鏡片半徑之比為0.6~0.7為最優(yōu);通過對連接用膠的選擇以及不同膠接面積對鏡面變形的影響,確定了在一定范圍內鏡面變形是與膠的面積成反比關系;利用“赫歇爾”望遠鏡鏡片設計思想,對鏡片的結構形式進行了改進設計。最終得出結論支撐結構下鏡片的變形量滿足實際工程的需要,即PV≤λ/10(λ=632.8 nm),并結合設計結果對各方面因素產(chǎn)生的變形進行了分配,取定允許變化的環(huán)境溫度為±3℃,允許支撐構件溫差范圍為±1.5℃,允許的裝配應力為0~9×106Pa,即支撐構件允許誤差在0~20μm。為更大口徑的空間反射鏡鏡片支撐結構設計提供了一定的方法和依據(jù)。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：V441
【目錄】：

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