發(fā)布時(shí)間：2021-08-31 20:55

　　隨著空間技術(shù)的不斷發(fā)展,空間光學(xué)遙感器得到了越來(lái)越多的應(yīng)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)量有著直接影響。未來(lái),大口徑反射鏡將空間光學(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,同時(shí)也會(huì)使支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度增大。因此,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。課題圍繞空間光學(xué)遙感器大口徑反射鏡的支撐技術(shù)展開(kāi)對(duì)反射鏡的深入研究,主要內(nèi)容和研究成果如下:（1）空間光學(xué)遙感器大口徑反射鏡支撐技術(shù)研究:從反射鏡材料選取、主反射鏡組件特性、反射鏡支撐結(jié)構(gòu)特性、主反射鏡組件裝配關(guān)系、前鏡筒組件結(jié)構(gòu)形式、次鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和主鏡組件裝配流程幾個(gè)角度出發(fā),對(duì)反射鏡進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)與研究,為主反射鏡輕量化設(shè)計(jì)和支撐方式研究奠定基礎(chǔ)。（2）反射鏡輕量化設(shè)計(jì)及支撐方式研究:分別從反射鏡結(jié)構(gòu)初始參數(shù)、反射鏡輕量化孔設(shè)計(jì)、主鏡托框輕量化設(shè)計(jì)和限位塊設(shè)計(jì)幾個(gè)方面出發(fā),實(shí)現(xiàn)了主反射鏡的輕量化設(shè)計(jì),對(duì)反射鏡的抗變形能力、熱性能及表面光學(xué)質(zhì)量具有重要意義。明確了... 

【文章來(lái)源】：北華航天工業(yè)學(xué)院河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

ASTRO-F望遠(yuǎn)鏡的主鏡背部支撐結(jié)構(gòu)

空間光學(xué)遙感器大口徑反射鏡支撐技術(shù)研究2圖1.1ASTRO-F望遠(yuǎn)鏡的主鏡背部支撐結(jié)構(gòu)（2）俄羅斯三反同軸系統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡如圖1.2所示為俄羅斯研制的三反同軸系統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡的主反射鏡和支撐結(jié)構(gòu)。該望遠(yuǎn)鏡的主反射鏡材料為SiC材料，主鏡口徑為Φ630mm，中心開(kāi)孔，主反射鏡輕量化方式采用半封閉內(nèi)扇形孔的結(jié)構(gòu)形式[4]。底部采用了三點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)，支架上三個(gè)端點(diǎn)用柔性連接機(jī)構(gòu)與反射鏡相連。反射鏡內(nèi)支撐孔內(nèi)表面與支撐結(jié)構(gòu)頭部的圓形外表面相配合，控制軸向的自由度。每個(gè)支撐點(diǎn)限制兩個(gè)自由度，三點(diǎn)實(shí)現(xiàn)靜定支撐。測(cè)試結(jié)果為重力作用下光軸豎直的RMS值為42/，光軸水平方向上RMS值為213/。圖1.2三反同軸系統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡的主反射鏡和支撐結(jié)構(gòu)（3）歐洲ALADIN望遠(yuǎn)鏡如圖1.3所示為歐洲ALADIN望遠(yuǎn)鏡主反射鏡及次鏡支撐結(jié)構(gòu)，ALADIN望遠(yuǎn)鏡是ESA設(shè)計(jì)的對(duì)流層風(fēng)速主動(dòng)觀測(cè)儀[5]。該反射鏡為無(wú)焦卡塞格林式望遠(yuǎn)鏡，主反射鏡、次鏡及其支撐結(jié)構(gòu)均為SiC材料。主反射鏡口徑為Φ1500mm，質(zhì)量為67kg，次鏡口徑為Φ460mm。主反射鏡RMS值為340nm，其背部的開(kāi)口三角形輕量化形式，由兩塊子鏡焊接而成。支撐方式為背部三點(diǎn)Bipod支撐，目的是實(shí)現(xiàn)在熱載荷變化作用下的補(bǔ)償。

北華航天工業(yè)學(xué)院碩士學(xué)位論文3圖1.3ALADIN望遠(yuǎn)鏡的主反射鏡及次鏡支撐結(jié)構(gòu)（4）美國(guó)SOFIA望遠(yuǎn)鏡如圖1.4所示為美國(guó)SOFIA望遠(yuǎn)鏡的主反射鏡組件，該望遠(yuǎn)鏡為卡塞格林式結(jié)構(gòu)，主反射鏡材料為微晶玻璃，孔徑為Φ2700mm，質(zhì)量為390kg，主鏡采用單鏡、夾層結(jié)構(gòu)，背部結(jié)構(gòu)采用蜂窩結(jié)構(gòu)[6]。如圖1.5所示為美國(guó)SOFIA望遠(yuǎn)鏡的支撐結(jié)構(gòu)，其中圖（a）為背部支撐結(jié)構(gòu)，圖（b）為側(cè)向支撐結(jié)構(gòu)。背部支撐結(jié)構(gòu)為Whiffle，背部支撐結(jié)構(gòu)的支撐點(diǎn)數(shù)量為18個(gè)，具有足夠的強(qiáng)度；側(cè)向支撐結(jié)構(gòu)為柔性支撐，側(cè)向支撐結(jié)構(gòu)的水平支撐點(diǎn)數(shù)為6個(gè)。在溫度變化時(shí)，側(cè)向支撐變形，補(bǔ)償來(lái)自反射鏡的應(yīng)變能，減小應(yīng)力對(duì)反射鏡面形的影響。圖1.4SOFIA望遠(yuǎn)鏡的主反射鏡組件a)背部支撐結(jié)構(gòu)b)側(cè)向支撐結(jié)構(gòu)圖1.5SOFIA望遠(yuǎn)鏡的支撐結(jié)構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[5]1.5m口徑空間相機(jī)主鏡組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 李志來(lái),徐宏,關(guān)英俊.  光學(xué)精密工程. 2015(06)
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博士論文
[1]主鏡液壓支撐系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 彭雄斌.浙江大學(xué) 2016

碩士論文
[1]大口徑空間Sic反射鏡檢測(cè)中重力和應(yīng)力解耦技術(shù)研究[D]. 胡文琦.南京理工大學(xué) 2017
[2]空間大口徑光學(xué)主鏡展開(kāi)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[D]. 高明星.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[3]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(xué) 2016
[4]大口徑背支撐反射鏡架設(shè)計(jì)與分析[D]. 劉福賀.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[5]空間反射鏡鏡片及其支撐結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)[D]. 柯瑞.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[6]振動(dòng)/熱循環(huán)/空間模擬輻照環(huán)境對(duì)SiC反射鏡性能影響[D]. 姚凱義.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
[7]輕量化碳化硅反射鏡支撐方案分析[D]. 黃啟泰.蘇州大學(xué) 2004
[8]基于有限元法的空間相機(jī)主鏡設(shè)計(jì)[D]. 劉宏偉.中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2003



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