某接触型空间反射镜的结构设计与分析.pdf

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1、第38卷第3期2016年6月光学仪器OPTICALINSTRUMENTSV01．38，No．3June，2016文章编号：1005—5630(2016)03—0216—05某接触型空问反射镜的结构设计与分析付亮亮，何欣(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，王忠善空间光学部，吉林长春130033)摘要：为检测空间小型凸非球面反射镜，设计了一种适合其检测的结构。由于需要透射式检测，材料选择有局限性，首先优选反射镜材料，然后优选反射镜支撑方案，并对反射镜定位原理进行详细分析。在设计此反射镜组件时特地添加了阻尼环节及柔性环节，以减小装配应力、

2、热应力及动力学响应，并重点而透彻地分析了装配方法，且对该反射镜组件进行了模拟工程分析。分析结果满足指标要求，该方案设计合理可行。关键词：空间多光谱相机；次镜；周边支撑；工程分析中图分类号：V1文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005-5630．2016．03．005AcontacttypespacestructuredesignandanalysisofthereflectorFULiangliang，HEXin，WANGZhongshan(DepartmentofSpaceOpticalChangchunInstit

3、uteofOpticsFine，MechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China)Abstract：Forasmallconvexsphericalmirror，duetotherequirementoftransmission-typetesting，materialselectionislimited．Themirrormaterialisfirstlyselected，thenmirrorsupportschemeisoptimized．Thedet

4、ailedmirrorpositioningprincipleisanalyzed，whenspeciallyaddingdampingandflexiblecomponentstoreducetheassemblystress，thermalstressanddynamicresponse，andthekeyassemblymethodisthoroughlyanalyzed．Thismirrorcomponentissimulatedbyusingengineeringanalysis．Theanalysisresultscomple

5、telymeettherequirementsofindicatorsandthedesignisreasonable．Keywords：thespaceremotesensor；secondarymirror；peripheralsupport；finiteanalysis引言多光谱成像技术在航空航天领域里通常被用做遥感平台，对地面进行探测，其中多光谱相机有着巨大的潜力和应用前景[1]。本文研究的是某空间多光谱相机的次镜，空间多光谱相机的光学系统中的次镜组件为一重要的光学元件，其结构设计的优劣与成像质量息息相关。一个优质反射镜支撑结构不

6、但能够保证反射镜的支撑刚度，而且能够实现与反射镜镜体的热学匹配，从而使各种工况下反射镜的面形精度都达到指标要求。本文针对反射镜镜体及其支撑结构设计方案进行了较为系统全面的分析，结合实际工程科研项目，利用现代的设计方法(计算机辅助优化设计)，且应用线性分析方法代替非线性分析方法，研究并优化出一种稳定、结构尺寸紧凑、质量轻、比刚度大的反射镜柔性结构支撑组件方案，选择适合于空收稿日期：2015—06—22作者简介：付亮亮(1980)，女，副研究员，主要从事空间光学与遥感方面的研究。E-mail：lianglian987711133@163．to

7、m第3期付亮亮，等：某接触型空间反射镜的结构设计与分析·217·问且符合实际要求应用的光学及结构材料，目的在于保证整个光学系统能够长期具有十分稳定的成像质量。本文研究的次镜有效通光孔径为105mmX90mm的长方形小El径凸非球面反射镜，曲率半径为478．89mm。要求面形精度小于1／50A(A：0．6328pm)，反射镜组件质量小于2．2kg，环境温度变化为±15℃。1结构设计1．1反射镜镜体及支撑材料的选取反射镜镜体材料的选择主要考虑材料的光学可加工性能、材料的力学性能以及材料的稳定性、安全性及物理性能等重要因素‘2

8、。需要选用比刚度

9、大、导热率高而线膨胀系数小的材料。由于次镜为凸非球面反射镜，考虑到非球面加工及检测时需采用背部透射式检测方法，所以所选光学材料范围较小，常用的可以采用透射式检验方式检测的反射镜镜体材料性能指标