空间相机大型长条形反射镜支撑结构设计.pdf

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1、第37卷第3期航天返回与遥感2016年6月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING91空间相机大型长条形反射镜支撑结构设计李旭孙世君汤天瑾（北京空间机电研究所，北京100094）摘要针对某空间相机1m口径主反射镜的设计要求，以反射镜组件材料、径厚比、轻量化形式、支撑点数量等为设计变量，以施加1gn重力载荷以及2℃温升时反射镜面形变化均方根误差为目标函数，提出了一种三段可装配式柔性支撑结构。与常用的球铰支撑和Bipod支撑相比，文章中的支撑结构没有相对运动、机械摩擦和间隙，可以使反射镜基频更高。当受到载荷作用时，背板会产生

2、变形，支撑结构中的柔性环节能够隔离由于背板变形而产生的应力，从而保证反射镜的面形精度。文章采用有限元分析的方法对反射镜组件动态特性、静态特性和热特性进行分析。结果表明，反射镜组件基频足够高、光轴水平时，同时施加1gn重力载荷和2℃温升时面形变化均方根值能够满足设计要求，反射镜支撑结构设计合理。关键词反射镜柔性支撑有限元分析空间相机中图分类号:V475.3文献标志码:A文章编号:1009-8518(2016)03-0091-09DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2016.03.011DesignofSupportStruc

3、tureforLargeMirrorofSpaceCameraLIXuSUNShijunTANGTianjin（BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity,Beijing100094,China）AbstractBytakingthematerial,diameter-thicknessratio,lightweightform,andnumberofsupportpointasdesignvariablesandthemirrorshapechangerootmeansquareerror（RMS

4、）under1gngravityloadand2℃temperatureincrementasobjectivefunction,athree-sectionassembledflexiblesupportstructureisproposedfora1mdiameterprimarymirrorofspacecameraisintroduced.Comparedwiththecommonlyusedsphericalhingesupportandbipodsupport,thesupportstructureproposedinthispap

5、erhasnorelativemotion,mechanicalfrictionandclearance,andcanmakethemirror’sfrequencyhigher.Thebackboardwoulddeformwhensubjectedtoloads.Theflexiblepartofthesupportstructurecanisolatethestresscausedbythedeformationofthebackboardsoastoensurethesurfacefigureaccuracyofthemirror.By

6、usingthefiniteelementanalysismethodtoanalyzethemirror,themainparametersincludemirrorcomponentdynamic,staticandthermalcharacteristics.TheresultsdemonstratethatthefundamentalfrequencyofthemirrorcomponentishighenoughandtheRMSvalueofsurfaceshapechangemeetsthedesignrequirementsun

7、dertheconditionsof1gngravityloadand2℃temperatureincrementwhentheopticalaxisislevel.Thedesignofthemirrorsupportstructuremeetsthedesignrequirements.Keywordsmirror;flexiblesupport;finiteelementanalysis;spacecamera0引言随着成像需求的增加，空间相机的地面覆盖面积越来越大，分辨率及成像品质越来越高，反射镜的收稿日期：2015-12-19基本项目

8、：国家自然科学基金项目（11304012）92航天返回与遥感2016年第37卷[1-2]口径也不断增大。反射镜是反射式光学系统的关键部件，对系统成像品