隨著空間光學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,空間激光通信技術(shù)作為一種新興的高速通信手段,在軍事偵察以及空間探測等領(lǐng)域都發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。反射鏡作為激光通信光端機系統(tǒng)的核心部件,其面形精度對整個光端機的通信質(zhì)量有著直接影響。反射鏡組件是伺服跟蹤系統(tǒng)的動負(fù)載,其輕量化對于提升伺服系統(tǒng)性能有很大作用,故需要在盡量減重的條件下設(shè)計出合理的反射鏡組件結(jié)構(gòu),使其滿足整個系統(tǒng)的光學(xué)性能要求。本文以單反射鏡式激光通信光端機反射鏡組件為研究對象,以保證反射鏡面形質(zhì)量的同時減輕組件結(jié)構(gòu)重量為研究目標(biāo),對反射鏡組件進行了詳細(xì)優(yōu)化設(shè)計和試驗驗證。在滿足性能指標(biāo)的前提下減輕組件重量,實現(xiàn)光端機的輕小型化設(shè)計,為小衛(wèi)星空間激光通信提供前提和保障。通過對反射鏡組件常用材料的各種屬性進行調(diào)研,再根據(jù)系統(tǒng)的使用環(huán)境要求,本文選用微晶玻璃（Zerodur）作為反射鏡的材料,銦鋼（4J32）作為柔性支撐的材料,鈦合金（TC4）作為背部支撐板的材料。反射鏡截面形狀設(shè)計為錐形后表面輕量化輪廓形式結(jié)構(gòu),根據(jù)反射鏡結(jié)構(gòu)特點及空間尺寸限制,設(shè)計反射鏡的支撐方式為中心支撐,利用靈敏度分析和參數(shù)優(yōu)化方法對反射鏡關(guān)鍵尺寸進行了優(yōu)化設(shè)計。結(jié)合反射鏡組件... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

SNAP整體結(jié)構(gòu)布局圖

課?30kg[6]。鏡體采用三角形孔的輕量化形式，采用“后封閉”結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式如圖1.1所示。主反射鏡的支撐形式為重力卸載的結(jié)構(gòu)形式，利用三組Bipod支撐來實現(xiàn)主鏡的空間定位，支撐結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。當(dāng)設(shè)施在軌工作時，三組Bipod支撐腳能夠精確定位反射鏡并保證其面形精度要求，在地面加工及裝調(diào)階段，由于在重力環(huán)境下，鏡體將產(chǎn)生表面形狀變化，因此，主反射鏡表面加工，以及組裝和檢測階段96個卸載機構(gòu)的調(diào)整用于模擬在軌道零重力環(huán)境。面形精度RMS值由FEM計算可以達到8.8nm的精度值[7]。圖1.1SNAP整體結(jié)構(gòu)布局圖圖1.2SNAP主反射鏡支撐結(jié)構(gòu)2）SOFIA（StratosphericObservatoryforInfraredAstronomy）望遠鏡及支撐同溫層紅外天文觀測臺簡稱SOFIA望遠鏡，是美國航空航天局與德國航空航天中心在2010年合作建造的。整個望遠鏡系統(tǒng)安裝在一架經(jīng)改裝的波音747SP寬體飛機的后機身上，用在同溫層海拔高度約12000米的天文觀測中。光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計為拋物面主鏡和雙曲面二次鏡的卡塞格林反射式結(jié)構(gòu)，SOFIA主鏡直徑為Φ2705mm，中心孔徑為Φ420mm，鏡體厚350mm，主鏡材料采用微晶玻璃，主鏡結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。主鏡的背部形狀為半封閉式六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)，采用加工成型的方法制造，輕量化形式為斜邊減重。輕量化后的鏡體質(zhì)量為885kg，輕量化率達到80%左右，動態(tài)剛度分析結(jié)果為一階固有頻率約為240Hz[8]。主反射鏡的支撐方式為六點側(cè)向支撐和十八點軸向whiffletree支撐，如圖1.4所示。每個支撐點處的載荷都會通過柔性支撐轉(zhuǎn)移或抵消，碳纖維復(fù)合材料的面板與銦

鋼、鈦態(tài)剛度3A地745通光孔望遠鏡故容易Bipod鏡有著為50″量級[14空2025年700kg[鈦合金材料的度。組裝完成圖）日本ASSTRO-F望5km的太陽孔徑685mm鏡的材料選易做輕量化設(shè)支撐，為著空間分辨率；靈敏度與1]。）SPICA主空間紅外望遠年發(fā)射到距[12]。系統(tǒng)中的外框通過成后的反射1.3SOFIA望TRO-F望遠望遠鏡，系陽同步軌道上m，鏡體重用了碳化硅設(shè)計，該反了滿足反射率高、靈敏與1983年發(fā)主反射鏡及遠鏡（SPIC距離地球1.5中反射鏡由過膠結(jié)連接組鏡系統(tǒng)質(zhì)量望遠鏡主反射遠鏡及支撐統(tǒng)質(zhì)量952上運行，主11kg，如圖硅（SiC），反射鏡鏡體采射鏡的熱穩(wěn)度高的優(yōu)點發(fā)射的世界圖1.5ASTR支撐CA），是日5×10km地12塊SiC3組成支撐結(jié)量為2060kg射鏡撐2kg，外型尺主要用于紅圖1.5所示由于這種材采用三角形定性，連接點，空間分辨第1顆紅外RO-F主鏡背日本與ESA-日系統(tǒng)的反射鏡片焊結(jié)構(gòu)，能夠使g，—階自由圖尺寸為2.02外觀測。主示[10]。為了減材料具有較形孔的輕量化接件的材料辨率在50~1外天文衛(wèi)星背部支撐結(jié)構(gòu)聯(lián)合研制的的第二拉格焊接而成，使反射鏡具由模態(tài)特征頻1.4主反射鏡26m×1.88m主反射鏡口減少望遠鏡較高的彈性�；问�，支料采用銦鋼。110μm為30IRAS相比構(gòu)的紅外天文格朗日點，系口徑為Φ3具有足夠高頻率約為7鏡支撐結(jié)構(gòu)m×3.675m徑710mm鏡系統(tǒng)的總質(zhì)模量和熱傳支撐方式采用。ASTRO-F0″,在110~比提高了1~文望遠鏡，計系統(tǒng)總重量不.2m，選用的動靜0Hz[9]。，在距，有效質(zhì)量，傳導(dǎo)率，用三個

【參考文獻】：
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本文編號：3426732