【摘要】：空間遙感技術的發(fā)展,對空間光學系統(tǒng)提出了更高的要求,迫切需求視場寬、口徑大、分辨率高、重量輕的空間反射鏡。大口徑反射鏡在支撐點數(shù)目有限的情況下,更容易受到重力變形的影響。為了使光學系統(tǒng)具有良好的成像能力,大口徑反射鏡往往要犧牲重量指標來保證面形精度。隨著SiC制備工藝的進步,制造超輕量化反射鏡成為可能。研制超輕量化的大口徑反射鏡,不僅能顯著減輕反射鏡的重量,而且對提高相機的輕量化水平和敏捷性也有十分積極的作用。空間相機的主反射鏡在地面加工、裝調,而在空間微重力環(huán)境下工作。從制造到入軌運行,反射鏡要經(jīng)歷復雜的載荷工況。針對空間反射鏡的比剛度、面形精度及熱穩(wěn)定性的要求,設計了一種口徑為Φ624mm,采用背部三點支撐方案、三角形加強筋網(wǎng)格的背部開放式超輕量化SiC反射鏡。運用光機集成優(yōu)化方法,將反射鏡“試算——評估——校正”的優(yōu)化流程集成到Isight軟件平臺,并實現(xiàn)自動化的流程迭代。以反射鏡的結構尺寸為變量,以面形精度和重量作為優(yōu)化目標,開展了全局性、自動化的多目標優(yōu)化。針對空間反射鏡的柔性支撐需求,提出了一種基于直梁圓角型多軸柔性鉸鏈的支撐結構。以柔性鉸鏈兩端圓角值、回轉中心和反射鏡質心平面的距離為變量,分析二者對反射鏡面形精度、組件的一階約束模態(tài)頻率的影響,得到了柔性支撐結構回轉中心必須和反射鏡質心平面重合的結論。將分析結果擬合成響應曲面,并依此對支撐結構進行優(yōu)化。確定支撐結構參數(shù)后,對整個反射鏡組件進行隨機響應分析,獲得柔性環(huán)節(jié)的應力響應和安全系數(shù)。設計并制造超輕量化SiC反射鏡的鋁質力學模擬樣機并開展動力學試驗,獲得了模擬樣機的一階固有頻率和在正弦振動輸入、隨機振動輸入下的加速度響應。試驗研究檢驗了柔性支撐結構承受隨機振動環(huán)境的能力,并指導了有限元模型的修正。論文研究的超輕量化SiC反射鏡,經(jīng)優(yōu)化后面密度達到37kg/m2。所設計的反射鏡組件在檢測工況下面形精度優(yōu)于4nm,同時動態(tài)力學性能良好,柔性環(huán)節(jié)的工作穩(wěn)定可靠。論文所得到的結果驗證了超輕量化SiC反射鏡組件的優(yōu)良性能,論文的方法和結果對空間光學遙感器設計有重要參考價值。
【圖文】：

(b) Φ200mm 和 Φ500mm 口徑反射鏡的鏡坯 1.1 中科院長春光機所張舸研制的超輕量化 SiC 反射技術研究所的張媛媛研制了 Φ510mm 的 SiC 超95mm，，如圖 1.2 所示。此反射鏡剖面為船型，

科院光電所張媛媛研制的 Φ510mm 超輕量化軍研制了尺寸為 Φ396mm 的超輕量化量為 4.81kg，面密度為 39kg/m2。該反采用背部三點支撐加中心輔助支撐，面
【學位授予單位】：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH74

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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相關博士學位論文 前2條

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相關碩士學位論文 前1條

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本文編號：2673483