發(fā)布時間：2021-03-29 11:07

　　如今航天技術(shù)日新月異,中國也逐漸向著航天強國邁進。航天科技的發(fā)展帶動了空間探測技術(shù)的進步,探測精度越來越高,分辨率也不斷提升,對航天遙感器技術(shù)指標要求越來越苛刻;同時航天遙感器的外太空工作環(huán)境復(fù)雜,這對探測器性能穩(wěn)定提出了更高的要求。本文針對大口徑低溫反射鏡支撐技術(shù)主要進行了如下研究:通過某相機光學系統(tǒng)設(shè)計結(jié)果中的主反射鏡相關(guān)參數(shù)和指標要求,對反射鏡進行輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計并且對其相關(guān)設(shè)計變量進行優(yōu)化;通過有限元分析軟件分析對比各種支撐方式下反射鏡的鏡面變形程度,最終確定選用背部支撐方式;通過對反射鏡不同支撐點位置鏡面變形的仿真分析以及反射鏡支撐結(jié)構(gòu)安全公式的研究確定了支撐結(jié)構(gòu)采用6點支撐,并找到支撐點適宜的位置。根據(jù)不同工作環(huán)境對反射鏡組件的指標要求,分別設(shè)計了三種階段下的大口徑反射鏡支撐結(jié)構(gòu);利用有限元軟件對不同反射鏡組件進行仿真分析,分析結(jié)果均滿足反射鏡鏡面精度指標要求;另外對發(fā)射階段支撐結(jié)構(gòu)承受力學環(huán)境的情況進行考察,驗證結(jié)果符合要求,表明了反射鏡支撐結(jié)構(gòu)的合理性。 

【文章來源】：北華航天工業(yè)學院河北省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

GalileoAvionicaSiC反射鏡運動學支撐組件

С漚峁菇?瓷渚底榧?芭湓凇?-2-1型”運動學支撐座的三個低摩擦球形軸承上，最后又裝配到銅環(huán)形安裝基板上，其中三個彈簧柱塞用于為球形軸承提供預(yù)載，三條銅導熱帶用于增加與反射鏡間的導熱性能[6,7]。經(jīng)測定，常溫重力環(huán)境下反射鏡的面型PV=0.0068λ，RMS=0.0016λ，20K低溫重力環(huán)境下反射鏡的面型PV=0.0869λ，RMS=0.0162λ。測試結(jié)果表明此種支撐形式在低溫環(huán)境下的工作性能卓越[8]。圖1.1GalileoAvionicaSiC反射鏡運動學支撐組件為提高反射鏡的定位和面型精度，GabbyKroes等人對這種支撐的結(jié)構(gòu)形式作了進一步改進，如圖1.2所示。其中反射鏡背部基座的中心銷釘孔用于精確定位，3道經(jīng)尺寸優(yōu)化的細槽將反射鏡主體與3個螺栓孔及防轉(zhuǎn)銷釘孔隔開。這些細槽的設(shè)置，不但增加了背部法蘭盤的柔性，還延長了裝配面處的裝配應(yīng)力及熱應(yīng)力與反射鏡主體之間的傳導路徑，因此可得到更好的光學性能。圖1.2改進后支撐結(jié)構(gòu)EToddKvamme提出了一個已通過振動和熱真空測試驗證的安裝座，可以成功安裝大型（70mm-94mm）氟化鋰光學器件，用于太空，討論了顯示光學器件在空間發(fā)射振動

北華航天工業(yè)學院碩士學位論文3環(huán)境中的存活率以及冷卻至30K的運行熱環(huán)境，該安裝座主要安裝在集成科學儀器模塊（ISIM）中的科學儀器上面[9,10]。裝配后的反射鏡組件如圖1.3所示。ABoesz設(shè)計了一種新型的支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)用于EUCLID近紅外光譜儀和光度計（NISP）的光學系統(tǒng)中，該支撐結(jié)構(gòu)利用適配環(huán)提供所需的位置精度，保證鏡頭在環(huán)境以及工作溫度下的公差和穩(wěn)定性[11]。圖1.4說明了適配環(huán)的設(shè)計。韓國科研院的HagyongKihm等人采用了側(cè)面支撐的支撐方式，反射鏡的直徑為1000mm，采用微晶玻璃材料，他們所設(shè)計的支撐結(jié)構(gòu)主要是在反射鏡的側(cè)面加工了三個安裝凸臺，然后有柔性三腳架與凸臺相連接，實現(xiàn)了對反射鏡的柔性支撐方式。其主要支撐結(jié)構(gòu)如圖1.5所示[12]。俄羅斯的一些專家也有做過關(guān)于大口徑低溫反射鏡支撐結(jié)構(gòu)的研究，他們設(shè)計的支撐結(jié)構(gòu)則普遍采用在反射鏡背部中心位置加工盲孔，盲孔與可卸載重力、應(yīng)力的相關(guān)柔性支撐元件連接的支撐方式[13,14]。圖1.3反射鏡組件圖1.4適配環(huán)的設(shè)計圖1.5柔性側(cè)面支撐結(jié)構(gòu)1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)有關(guān)于大口徑反射鏡支撐結(jié)構(gòu)技術(shù)的研究有許多，支撐方式大多數(shù)都是不相同的，主要采用背部支撐與側(cè)面支撐相結(jié)合的支撐方式，少數(shù)采用中心支撐、周邊支撐等支撐方式。背部支撐的原理主要是通過背部設(shè)置一定的連接孔，在連接孔處通過膠與熱膨脹系數(shù)相接近的柔性結(jié)構(gòu)相粘接，這種支撐方式可以較好的卸載掉大口徑反射鏡的重力，而且在一定程度上能減少反射鏡鏡面由于環(huán)境溫度差造成的結(jié)構(gòu)熱變形[15-17]。側(cè)面支撐的原理則是在反射鏡的側(cè)面安裝凸臺或是柔性鉸鏈等類似的支撐結(jié)構(gòu)，可選擇與反射鏡熱膨脹系數(shù)相近的支撐結(jié)構(gòu)機械連接，也可用膠粘接[18]。柳鳴，張立中等人對某型號相機中的反射鏡組件進行了技術(shù)研究，反射鏡組件

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]低溫大口徑反射鏡支撐裝調(diào)系統(tǒng)研究[D]. 邱成波.哈爾濱工業(yè)大學 2016
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本文編號：3107445