空間對地光學遙感是保障國家經濟建設不可缺少的技術手段,是關乎國家安全的重要技術保障,也是現代化戰(zhàn)爭制勝的關鍵。隨著衛(wèi)星遙感技術的進一步發(fā)展,未來空間光學遙感相機主要朝著高分辨率、大視場的趨勢不斷發(fā)展,空間離軸三反（TMA）光學相機亦成為了最重要的發(fā)展方向之一。大型離軸三反光學系統(tǒng)的主反射鏡設計與輕量化、反射鏡的柔性支撐設計、主反射鏡組件的安裝與定位是當前主要的技術難點。因此,須對大尺寸反射鏡輕量化方法及其柔性支撐系統(tǒng)展開研究。長條形主反射鏡是某離軸光學系統(tǒng)的關鍵重要光學元件,其組件結構的穩(wěn)定性與可靠性、反射鏡的面形精度（RMS值）直接影響光學系統(tǒng)的像質;同時反射鏡的輕量化程度決定了組件的總質量和相機主承力結構的剛度�？臻g光學遙感器主反射鏡的質量、面形精度、組件的一階固有頻率要滿足以下要求:優(yōu)化設計后的反射鏡質量應小于60kg,在裝調方向自重作用下的鏡面面形精度小于/50（=632.8nm）,組件的一階自然頻率大于100Hz。本論文圍繞離軸三反光學系統(tǒng)的大尺寸長條主反射鏡輕量化及其支撐技術展開系統(tǒng)的探討和研究。針對反射鏡材料選擇與設計構型的問題,詳細闡釋了反射鏡材料的選用原則,在常用反射... 

【文章頁數】：114 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 研究背景
    1.3 國內外研究與發(fā)展現狀
        1.3.1 國外研究與發(fā)展現狀
        1.3.2 國內研究與發(fā)展現狀
    1.4 課題研究內容與意義
第2章 空間反射鏡的設計分析方法
    2.1 空間反射鏡的有限元分析方法
        2.1.1 有限元分析理論
        2.1.2 彈性力學基本原理
        2.1.3 有限元分析基本步驟
    2.2 空間反射鏡環(huán)境載荷分析
        2.2.1 靜力學載荷
        2.2.2 熱載荷
        2.2.3 動力學載荷
    2.3 反射鏡通光表面的像質評價方法
        2.3.1 光學表面誤差
        2.3.2 Zernike多項式擬合
    2.4 光機熱集成分析方法
    2.5 本章小結
第3章 大尺寸長條反射鏡輕量化設計
    3.1 空間反射鏡的設計流程
    3.2 制備材料的選擇
        3.2.1 選用原則
        3.2.2 制備材料
    3.3 反射鏡輕量化構型與支撐方案
        3.3.1 反射鏡的結構形式
        3.3.2 反射鏡的支撐方案
    3.4 反射鏡優(yōu)化設計研究
        3.4.1 設計參數與指標
        3.4.2 大尺寸長條反射鏡拓撲優(yōu)化方法
        3.4.3 靜態(tài)剛度最大化的鏡體拓撲優(yōu)化
        3.4.4 一階頻率最大化的鏡體拓撲優(yōu)化
        3.4.5 集成優(yōu)化設計
        3.4.6 鏡體的尺寸參數優(yōu)化
        3.4.7 單鏡的光機集成分析
    3.5 本章小結
第4章 反射鏡柔性支撐及其組件設計
    4.1 大尺寸反射鏡的支撐方式
        4.1.1 反射鏡的定位精度與面形精度
        4.1.2 反射鏡背部支撐形式
    4.2 基于柔性鉸鏈的反射鏡支撐設計
        4.2.1 雙軸柔性支撐設計
        4.2.2 雙軸柔性支撐的結構分析
    4.3 柔性環(huán)節(jié)的剛度特性分析
    4.4 其余組件設計
        4.4.1 鑲嵌錐套
        4.4.2 反射鏡基板
    4.5 本章小結
第5章 反射鏡組件優(yōu)化設計分析與動力學試驗
    5.1 反射鏡的理想支撐位置研究
        5.1.1 反射鏡的自重彎曲變形
        5.1.2 反射鏡的最優(yōu)支撐條件
    5.2 柔性支撐的結構優(yōu)化設計
        5.2.1 軸向安裝位置優(yōu)化設計
        5.2.2 安裝角度位置優(yōu)化設計
        5.2.3 柔性支撐的尺寸參數優(yōu)化設計
    5.3 反射鏡組件的力學分析
        5.3.1 自重載荷分析
        5.3.2 熱載荷分析
        5.3.3 模態(tài)分析
        5.3.4 過載條件下的靜應力分析
    5.4 力學樣機動力學試驗
        5.4.1 模擬樣機模態(tài)分析
        5.4.2 振動試驗流程
        5.4.3 正弦掃頻試驗
        5.4.4 正弦振動試驗
        5.4.5 隨機振動試驗
    5.5 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 論文工作總結
    6.2 論文創(chuàng)新點
    6.3 未來研究及展望
參考文獻
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術論文與研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]空間光學遙感器長條形反射鏡集成優(yōu)化設計[J]. 李葉文,李宗軒,劉瑞婧,宋偉陽,張麗敏.  科學技術與工程. 2019(35)
[2]中高體積分數SiCp/Al復合材料研究進展[J]. 程思揚,曹琪,包建勛,張舸.  中國光學. 2019(05)
[3]背部支撐型空間反射鏡鑲嵌件粘接結構設計[J]. 于霽晨,袁健,叢杉珊,李明璇,賈學志.  光學學報. 2019(05)
[4]中國自主研發(fā)世界最大口徑單體碳化硅反射鏡通過驗收[J].   有色金屬材料與工程. 2018(05)
[5]高分辨率空間遙感衛(wèi)星的離軸三反光學系統(tǒng)設計[J]. 黃曉園,黃銘燁,陳冠亮,楊俊燁,王紅成.  光學與光電技術. 2018(04)
[6]2m SiC反射鏡柔性被動支撐系統(tǒng)[J]. 王富國,喬兵,張景旭.  光學精密工程. 2017(10)
[7]空間遙感器Ф2m量級大口徑SiC反射鏡鏡坯結構設計[J]. 王克軍,董吉洪.  紅外與激光工程. 2017(07)
[8]超大口徑空間光學遙感器的應用和發(fā)展[J]. 張學軍,樊延超,鮑赫,薛棟林.  光學精密工程. 2016(11)
[9]長條形反射鏡的集成優(yōu)化設計[J]. 袁健,沙巍,陳長征,張星祥,任建岳.  光電工程. 2015(06)
[10]大口徑空間反射鏡Cartwheel型柔性支撐設計[J]. 李宗軒,陳雪,張雷,金光,張元,賈學志,孔林.  光學學報. 2014(06)

博士論文
[1]天基大口徑單體反射鏡結構優(yōu)化及其支撐技術研究[D]. 王忠善.中國科學院大學(中國科學院長春光學精密機械與物理研究所) 2019
[2]基于拓撲優(yōu)化的空間反射鏡與柔性支撐結構設計方法[D]. 胡瑞.大連理工大學 2017
[3]長焦距寬視場空間相機主支撐結構優(yōu)化設計[D]. 魏磊.中國科學院長春光學精密機械與物理研究所 2017
[4]輕型大視場光學遙感器結構動態(tài)特性研究[D]. 孫寶玉.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2004

碩士論文
[1]輕量化反射鏡支撐結構設計研究[D]. 朱能兵.中國科學院大學(中國科學院光電技術研究所) 2017
[2]長條形空間反射鏡輕量化及消熱化設計[D]. 李夢慶.中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所) 2015
[3]一種離軸三反系統(tǒng)的光機集成分析[D]. 趙瑞萍.中國科學院研究生院(西安光學精密機械研究所) 2010
[4]長焦距寬視場航天測繪相機光學系統(tǒng)研究[D]. 郭永祥.中國科學院研究生院(西安光學精密機械研究所) 2010
[5]大視場、長焦距、反射式空間光學系統(tǒng)設計[D]. 叢杉珊.長春理工大學 2008



本文編號：3713303