大口径光学遥感器主反射镜支撑设计.pdf

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1、第27卷第5期V0l

2、27No．5文章编号：1007-1180(2010)05—0016一O6大口径光学遥感器主反射镜支撑设计樊延超，柴方茂(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033)摘要：大口径主反射镜作为光学遥感器的重要部件，它的面形精度直接影响成像质量的好坏，其支撑结构设计一直是研制光学遥感器的关键技术。本文对某大口径光学遥感器主反射镜的支撑结构进行了研究，根据设计要求和理论计算方法确定了支撑点数量及分布位置，通过有限元方法分析和优化了支撑点的分布位置，结合大口径反射镜的特点加入侧面辅助支撑，得到了理想的面形精度。关键词：大口径主反射镜；组

3、合支撑；工程分析中图分类号：TH703．3文献标识码：ADOI：10．3788／0MEI20102705．0016SupportDesignforPrimaryMirrorwithLargeApertureofOpticalRemoteSensorFANYan—chao，CHAIFang—mao(ChangchunInstituteofoptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofScienses，Changchun130033，China)Abstract：Asthekeycomponentofopticalremo

4、tesensor，thesurfaceprecisionofprimarymirrorimpactsimagingqualitydirectly，andthedesignofitssupportstructureisthekeytechnologyofopticalremotesensor．Thesupportstructureofprimarymirrorwithlargeapertureisresearchedinthispaper．Numberofsupportpointsanditsloca—tionanddistributionaredetermineda

5、ccordingtothedesignrequirementsandtheoreticalcalculation．Thelocationanddistributionarealsoanalyzedandoptimizedusingfiniteelementmethod．Combiningthecharacteristicsoflargemirror，thesupposingsurfaceprecisionofprimarymirrorisrealizedbyusinglateralsupportstructure．Keywords：primarymirorwithl

6、argeaperture；combinationsupport；engineeringanalysis16WWW．omeinfo．cornMay2010第27卷第5期Vo1．27No．51引言肚、／(1)随着遥感技术的发展．光学遥感器的地面覆盖式中：／v为最少支撑点数目；6为最大自重变形。单面积越来越大，地面像元分辨率越来越高。这些都位为／zm；P为材料密度，单位为kg／m；g为重力加需要光学遥感器具有长焦距、大视场和大的通光口速度；r为圆盘半径，单位为In；E为材料弹性模量，径【l】。然而，随着光学遥感器主反射镜口径的不断增单位为GPa；t为圆盘厚度，单位为m。大

7、，其重量随之增加，自重、热变形、环境等问题Yoder证明了该公式对于1m口径100mm厚至将对主镜镜面的面形精度产生影响圜。大口径主反射2．6m口径300mm厚的反射镜均适用。对于某光学遥感器的大口径SiC主反射镜．根镜作为光学遥感器的重要部件．它的面形精度直接据此经验公式及初步确定的镜厚，其最少支撑点数影响成像质量的好坏．其支撑结构设计一直是研制量Ⅳ为8。考虑到结构的均匀性及加工的可行性．实光学遥感器的关键技术。一种好的支撑结构可以有效地改善光学元件的面形131，因此，需要设计合理的际设计及分析采用9个支撑点。支撑结构以满足大口径主反射镜的面形要求。直接使用9个支

8、撑点的支撑结构，将会出现过针对主反射镜的具体结构，可以采用背部支撑、定位问题。不仅难以装调，也会给热稳定性带来影中心支撑、侧面支撑和组合支撑等方式[41。针对不同响。因此，在支撑结构设计过程中，采用了“九点口径的反射镜，合理地选用支撑形式将会大大改善变三点”的设计方法，即将9个支撑点分成3组，每其面形。支撑点位置是支撑结构中的重要组成部分，3个支撑点与一个三角形托架相连，三角形托架与基板之间通过柔性环节连接在一起．此柔性环节能够它的分布直接影响面形精度。本文对某大口径光学遥感器主反射镜的支撑结构进行了研究，根据设计有微小的变形量，同时具有一定的刚度，从而实现要求