【摘要】：空間遙感技術(shù)的發(fā)展,對空間光學(xué)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(diǎn)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(xué)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(biāo)來保證面形精度。隨著SiC制備工藝的進(jìn)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(jī)的輕量化水平和敏捷性也有十分積極的作用�？臻g相機(jī)的主反射鏡在地面加工、裝調(diào),而在空間微重力環(huán)境下工作。從制造到入軌運(yùn)行,反射鏡要經(jīng)歷復(fù)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(shè)計(jì)了一種口徑為Φ624mm,采用背部三點(diǎn)支撐方案、三角形加強(qiáng)筋網(wǎng)格的背部開放式超輕量化SiC反射鏡。運(yùn)用光機(jī)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的流程迭代。以反射鏡的結(jié)構(gòu)尺寸為變量,以面形精度和重量作為優(yōu)化目標(biāo),開展了全局性、自動(dòng)化的多目標(biāo)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(jié)構(gòu)。以柔性鉸鏈兩端圓角值、回轉(zhuǎn)中心和反射鏡質(zhì)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(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)中心必須和反射鏡質(zhì)心平面重合的結(jié)論。將分析結(jié)果擬合成響應(yīng)曲面,并依此對支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。確定支撐結(jié)構(gòu)參數(shù)后,對整個(gè)反射鏡組件進(jìn)行隨機(jī)響應(yīng)分析,獲得柔性環(huán)節(jié)的應(yīng)力響應(yīng)和安全系數(shù)。設(shè)計(jì)并制造超輕量化SiC反射鏡的鋁質(zhì)力學(xué)模擬樣機(jī)并開展動(dòng)力學(xué)試驗(yàn),獲得了模擬樣機(jī)的一階固有頻率和在正弦振動(dòng)輸入、隨機(jī)振動(dòng)輸入下的加速度響應(yīng)。試驗(yàn)研究檢驗(yàn)了柔性支撐結(jié)構(gòu)承受隨機(jī)振動(dòng)環(huán)境的能力,并指導(dǎo)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(dá)到37kg/m2。所設(shè)計(jì)的反射鏡組件在檢測工況下面形精度優(yōu)于4nm,同時(shí)動(dòng)態(tài)力學(xué)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(jié)果驗(yàn)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(jié)果對空間光學(xué)遙感器設(shè)計(jì)有重要參考價(jià)值。
【圖文】：

(b) Φ200mm 和 Φ500mm 口徑反射鏡的鏡坯 1.1 中科院長春光機(jī)所張舸研制的超輕量化 SiC 反射技術(shù)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(diǎn)支撐加中心輔助支撐，面
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2673483