大口径反射镜组件发射段环境的防振设计

《大口径反射镜组件发射段环境的防振设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、航天返回与遥感第36卷第3期40SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2015年6月大口径反射镜组件发射段环境的防振设计宫辉陈伟周峰（北京空间机电研究所，北京100094）摘要主反射镜组件力学性能是相机结构设计的重点。文章介绍了反射镜组件的基本构型，分析了采用Bipod支撑结构的反射镜组件振动抑制的必要性。基于阻尼受迫振动模型微分方程，分析了频率比、阻尼比对随机振动传递率的影响，根据分析结果选择增大阻尼比作为反射镜组件振动抑制方案。对某1.8m口径反射镜组件进行了抑振设计，利用MSCNastran软件

2、进行了动力学分析，仿真结果显示，抑振后反射镜动力学响应值及振动应力有较大降低，证明抑振设计有效。文章设计的振动抑制解决方案也可为空间遥感器其他部组件的振动抑制设计提供借鉴。关键词阻尼模型大口径反射镜组件发射段环境振动抑制航天遥感中图分类号:V414.1文献标志码:A文章编号:1009-8518(2015)03-0040-08DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2015.03.006TheVibrationSuppressionDesigningforLargeApertureMirrorAssemblyi

3、nLaunchEnvironmentGONGHuiCHENWeiZHOUFeng（BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity,Beijing100094,China）AbstractThemechanicalcharacteristicsofprimarymirror（PM）assemblyisthedesignfocusinthestructuredesigning.Thispaperintroducesthreekindsofmirrorassembly,analyzesthe

4、necessityofvibrationdampingforthemirrorassemblywithBipodsupport.Basedontheforcedvibrationmodel,thepaperanalyzesthevibrationinfluenceofthefrequencyratioandthedampingratio,andthenchoosethedampingratioasthemainmethodforvibrationsuppression.Finally,thedampingstructureof

5、a1.8maperturemirrorwithBipodsupportisdesigned,andthedynamicsresponseisobtainedwithfinitesoftwareMSCNastran.Thesimulationresultsshowethatthiskindofdesignisavailable.Keywordsdampingmodel;largeaperture;mirrorassembly;launchenvironment;vibrationsuppression;spaceremotese

6、nsing0引言反射镜组件是反射式空间遥感器的核心组成部分，其安全性及位置精度直接影响着光机系统的成像[1-2]品质，是遥感器设计的重点之一。空间遥感器的振动环境包括发射段的大量级振动及在轨段的微振动，影响反射镜安全及位置精度的力学环境主要存在于发射段，因此在大口径反射镜组件设计中，需要结合发射段的力学条件进行结构设计及随机振动仿真验证。[3]为了使遥感器发射时避开卫星共振频率，以减小反射镜的振动响应，传统上采用高刚度设计，如收稿日期：2014-12-24第3期宫辉等:大口径反射镜组件发射段环境的防振设计41中小口径系统（通光

7、口径小于500mm），反射镜组件尺寸较小、刚度较高，由于反射镜安装于镜框内部，镜片与镜框之间存在一定数量的硅橡胶垫，这种构型可以有效抑制振动的传递，安全可靠。对于长焦距[4][5-7]大口径光机系统，由于质量约束严格，反射镜轻量化程度高，且多选用离散式支撑构型，这种构型刚度不高，因此必须采用合适的振动抑制措施，减小反射镜发射时的风险。本文基于阻尼振动模型，根据阻尼模型的动力学响应公式，分析振动响应因子对振动传递率的影响，由分析结果对某大口径反射镜组件进行阻尼隔振设计，并通过有限元方法对这种阻尼设计技术进行了验证。1反射镜组件随

8、机振动响应的基本原理1.1反射镜组件构型分析反射镜组件由反射镜、支撑结构及二者之间的硅橡胶粘接垫组成，支撑结构实现反射镜的精确定位、力学及热卸载。目前常见反射镜组件构型有三种：框式支撑构型、环式支撑构型及离散式支撑构型。框式支撑构型如图1（a）所示，反射镜嵌入式安装到镜框内，