基于热平衡试验的某空间相机热光学集成分析

《基于热平衡试验的某空间相机热光学集成分析》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、第35卷第4期航天返回与遥感2014年8月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING51基于热平衡试验的某空间相机热光学集成分析赵振明于波苏云（北京空间机电研究所，北京100094）摘要为研究某空间相机温度场变化对光学系统性能的影响，利用该空间相机热平衡试验温度测试结果，开展了相机光机主体的热光学集成分析，并依次完成了相机温度场反演、热变形分析、光学系统性能分析，以及热光学分析结果同试验测试结果的对比。结果表明：温度是影响该相机光学系统性能的主要因素之一；将光机主体温度控制

2、在设计值能够最大程度上减小热变形对于相机光学系统性能的影响；而当光机主体温度发生变化时，热变形会使得相机焦面偏离初始焦面位置，因此需要对相机进行合理的温控设计并配合焦面调焦来满足在轨成像的需要。关键词热光学集成分析热变形热平衡试验空间相机中图分类号:TN386.5文献标志码:A文章编号:1009-8518(2014)04-0051-08DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2014.04.007ThermalOpticalAnalysisonSpaceCameraBasedu

3、ponThermalBalanceTestZHAOZhenmingYUBoSUYun(BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity,Beijing100094,China)AbstractInordertoinvestigatehowthetemperatureimpactstheopticalperformanceofaspacecamera,thecurrentpapercarriesoutthethermalopticalanalysisonth

4、espacecamerabaseduponthetemperaturedatafromthethermalbalancetestinvacuum,andaccomplishestheinversionresearchontemperaturefield,thermaldistortionanalyzing,opticalperformanceanalyzing,anddatacomparingbetweensimulationandtestorderly.Theresultsindicateth

5、attemperatureisoneoftheprimeeffectfactorstotheopticalperformanceofthecamera,andtocontrolthetemperatureofthemainstructuralandopticalcomponentsunderdesignvaluescangreatlyrestrainthethermaldistortioninfluencesontheopticalperformance.Forobtainingbetterin

6、-orbitimagingperformance,itisnecessarytoadoptthereasonablethermalcontrolandrefocusforthecamerawhenitsfocalplanedeflectsfromitsinitiallocationcausedbythethermaldistortion.Keywordsthermalopticalanalysis;thermaldistortion;thermalbalancetest;spacecamera0

7、引言空间光学遥感器（空间相机）在轨飞行时需要长期经受太阳辐射、空间冷黑背景和自身内部仪器设收稿日期：2013-12-2552航天返回与遥感2014年第35卷[1]备工作热耗的交替影响，使得遥感器温度出现周期性的剧烈变化。而空间相机（尤其是大口径、长焦距的高分辨率空间相机）的光学系统对于自身温度变化十分敏感，并且温度对于光学系统的影响十分复杂，可能会导致成像品质的严重下降，甚至无法成像。为此，空间相机需要正确、恰当的热控设计，甚[2-4]至是采用高精度的热控措施来确保光学系统工作在所需的温度范围内

8、。随着计算技术的发展，利用CAE软件的仿真分析已经成为空间相机研制的重要手段，并贯穿于相机光、机、热的研制过程当中。通过数值仿真定量的研究温度场对于光学系统性能的影响规律，也逐渐成为空间相机研制中一项必不可少的工作。为此，近几十年来各国工程设计人员一直致力于发展和提高光—机—热集成分析水平，尤其以美国为代表的几个遥感技术比较发达的国家，已经开始将热光学集成分析技术应用于空间相机或空间望远镜的研制当中，并建立了完整的集成设计分析流程，掌握了完备的热光学分析、设计和试验技术，热光学分析和热设计日趋成