近年來,精細天文觀測、高分對地觀測和空間態(tài)勢感知等領域?qū)Υ罂趶酵h鏡系統(tǒng)的需求迅猛增長,牽引出一批超大口徑望遠鏡研制項目（地基4米口徑以上/天基2米口徑以上）。根據(jù)可見光衍射極限成像的精度要求,望遠鏡系統(tǒng)中超大鏡面“尺寸/精度”比值已經(jīng)突破千萬量級,其制造精度、效率要求與當前加工檢測能力形成強烈反差。由于技術封鎖、基礎薄弱,研制大型鏡面所需的許多關鍵元件、儀器和裝備都只能通過自主研發(fā)獲得突破。具體在光學檢測中,大型平面鏡、干涉儀已成為決定超大型單鏡和望遠鏡系統(tǒng)研制成敗的卡脖子元器件;而在光學加工中,傳統(tǒng)離線檢測模式在面對重型、大型光學元件時,效率低、精度低、風險高,對其引入精密高效的原位加工-檢測模式迫在眉睫。在光學加工、檢測技術已日趨成熟的情況下,鏡面支撐系統(tǒng)的服役精度、穩(wěn)定性和工作效率已成為制約大型鏡面最終加工質(zhì)量的瓶頸。針對現(xiàn)有的鏡面原位支撐系統(tǒng)存在的精度低、難度大和成本高等突出問題,面向其原位光學加工-檢測迭代需求,本文在分析鏡面面形誤差來源的基礎上,引出了原位加工、檢測支撐結(jié)構系統(tǒng)創(chuàng)制任務;研究了鏡面原位支撐系統(tǒng)的光機接口異質(zhì)粘接工藝、極限強度評估準則和光機集成優(yōu)化設計等共性... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

空間望遠鏡主鏡尺寸對比(以KECK為參照)

吉林大學博士學位論文10對于0.5m以內(nèi)口徑的小型反射鏡，采用單點或3點支撐即可。大型鏡體的支撐形式更為多樣，其軸向支撐常用Whiffletree結(jié)構形成多點支撐系統(tǒng)(如3點、6點、9點、18點和27點等)，或采用由杠桿衡重結(jié)構、液壓/氣動式支撐單元構成的浮動多點支撐系統(tǒng)；側(cè)向支撐常用雙連桿（bipod）、三連桿（tripod）、條帶狀/袋式支撐和Whiffletree結(jié)構等形式。被動式支撐系統(tǒng)在大型鏡體上應用廣泛，主要的典型有：大多數(shù)1-3m口徑的地基望遠鏡、前述SOFIA[56]、超新星加速探測器[57](SNAP)和宇宙與天體物理空間紅外望遠鏡[58](SPICA)等。其中SNAP口徑為2m、SPICA口徑為3.5m，采用雙連桿(Bipod)支撐結(jié)構來實現(xiàn)對主鏡的運動學定位，結(jié)構相對簡單，詳如圖1.7所示；而SOFIA主鏡采用的支撐結(jié)構則較為復雜，其口徑為2.7m，采用了“18點Whiffletree背支撐+3個Bipod側(cè)支撐”的復合支撐形式，詳如圖1.8所示。鏡體雙連桿支撐圖1.7用于SNAP主鏡的支撐結(jié)構示意圖側(cè)支撐Whiffletree軸向支撐(a)主鏡支撐系統(tǒng)實物圖(b)支撐系統(tǒng)核心設計方案圖1.8用于SOFIA主鏡的被動式支撐結(jié)構SPICA正在研制，由于用在長波紅外波段，其6點支撐面形精度可滿足使用精度要求；SNAP項目的相關報道在2010年以后很少見，從現(xiàn)有經(jīng)驗來看，其主鏡在6點支撐無法將重力變形控制到所需精度，應當需要一組額外的卸載支撐結(jié)構來預測其無重力面形(類似HST)。相比之下，SOFIA以大型運輸機為空基工作平臺，鏡體服役重力環(huán)境與地面接近，故而采用了地基望遠鏡通用的Whiffletree支撐形式。

第 1 章 緒論 展性好等特點，液壓/靜壓型原位支撐系統(tǒng)(HISS)自 20 世紀 80 年代以來已被公認為是原位加工卸載支撐系統(tǒng)的最佳解決方案[75]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]大口徑空間反射鏡大容差支撐結(jié)構設計與優(yōu)化[J]. 郭疆,朱磊,趙繼,龔大鵬.  光學精密工程. 2019(05)
[2]空間光學技術發(fā)展與展望[J]. 王小勇.  航天返回與遙感. 2018(04)
[3]4m口徑SiC反射鏡原位檢測用靜壓支撐系統(tǒng)[J]. 胡海飛,趙宏偉,劉振宇,羅霄,張學軍.  光學精密工程. 2017(10)
[4]大口徑非球面反射鏡誤差分離組合加工技術[J]. 劉振宇,李龍響,曾雪峰,羅霄,張學軍.  光學精密工程. 2017(04)
[5]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)
[6]大口徑SiC主鏡主動支撐研究及促動器設計[J]. 李劍鋒,吳小霞,邵亮.  紅外與激光工程. 2016(07)
[7]空間遙感器大口徑反射鏡的復合支撐結(jié)構[J]. 王克軍,董吉洪,宣明,張緩緩,遲春燕,趙偉國.  光學精密工程. 2016(07)
[8]防松膠對螺紋連接預緊力影響試驗研究[J]. 董得義,李志來,楊利偉,徐宏.  振動與沖擊. 2015(22)
[9]中國空間天文展望[J]. 吳伯冰,張雙南.  中國科學:技術科學. 2015(08)
[10]超輕量化SiC反射鏡的制備及性能[J]. 董斌超,張舸.  光學精密工程. 2015(08)

博士論文
[1]碳化硅大口徑空間反射鏡設計與制造研究[D]. 郭疆.吉林大學 2019
[2]基于拓撲優(yōu)化的空間反射鏡與柔性支撐結(jié)構設計方法[D]. 胡瑞.大連理工大學 2017
[3]離子束拋光大口徑非球面去除模型與工藝研究[D]. 唐瓦.中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所) 2016
[4]天基大口徑反射鏡輕量化設計及復合支撐技術研究[D]. 王克軍.中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所) 2016
[5]能動磨盤加工大口徑非球面關鍵技術研究[D]. 劉海濤.中國科學院研究生院（光電技術研究所） 2014
[6]TMT三鏡系統(tǒng)Tilt Mechanism組件技術研究[D]. 趙宏超.中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所) 2014
[7]2m量級空間反射鏡組件設計與優(yōu)化[D]. 王書新.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2013
[8]2m級地基望遠鏡SiC主鏡輕量化設計及支撐技術研究[D]. 范磊.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2013
[9]光電經(jīng)緯儀電視跟蹤、捕獲快速運動目標技術的研究[D]. 王建立.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2002



本文編號：3322912