大口径反射镜及其支撑结构设计.pdf

《大口径反射镜及其支撑结构设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第33卷第2期长春工业大学学报(自然科学版)V01．33No．22012年O4月chunUniversitvofTechnology(NaturalScienceEdition)ADr．2O12大口径反射镜及其支撑结构设计张军，张帆，高明辉(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：提出了一种采用柔性支撑的大口径反射镜组件进行遥感器地面检测的装置。通过有限元分析对反射镜的支撑结构、形状尺寸、轻量化孔的形状、尺寸及分布位置进行计算，得到了一种合理可行的支撑结构。在该支撑结构下面形精度

2、达到,~／40(一632．8nm)，满足遥感器地面检测的精度要求。关键词：反射镜；轻量化；碳化硅；有限元法中图分类号：TN216文献标志码：A文章编号：1674—1374(2012)02—0125—05Thedesignoflargeaperturemirrorandsupportstructure．ZHANGJun，ZHANGFan，GAOMing—hui(ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofScience，

3、Changehun130033，China)Abstract：Akindofflexiblestructureappliedtosupportthelargeaperturemirrorisputforwardforspaceremotesensing．WithFEAmethod，thefeaturessuchassupportstructure，size，theshapeofthelightweightholeandweightdistributionarecalculatedtoobtainthefea

4、sibleandreasonablestructure．Theresultshowsthatthemirrorsurfacefigureprecisioncanreach／4O(一632．8nm)inthestructure，andcanmeettheneedsofremotesensingprecision．Keywords：mirror；lightweight；SiC；FEA．参数进行修正，在保证支撑刚度的同时降低了重0引言力、装配应力和面形精度对反射镜组件的影响。从保证反射镜组件刚度、强度和热尺寸稳定

5、1大口径主反射镜的设计与制造性角度出发，对大口径反射镜支撑结构进行了设计分析，提出了背部三点支撑方案，通过在支撑结1．1大口径主反射镜材料的选择构中设置柔性环节，从而解决了大口径反射镜在大口径主反射镜的材料主要有SiC，Be，自重作用下的面形精度要求，在温度载荷作用下，Zerodur，ULE，熔石英，微晶玻璃等，适用于大口反射镜组件的静、动态刚度及热尺寸稳定性分析，径主反射镜的材料主要考虑其机械结构性能、材并在分析的基础上对支撑结构中的柔性环节结构料的均匀性和稳定性、材料的热物理性能、光学散收稿日期：201

6、1-l2—28基金项目：国家863计划基金资助项目(863—2—5—1—13B)作者简介：张军(1962一)，男，汉族，吉林长春人，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所副研究员，主要从事空间光学机械方向研究，E—mail：ccgaomh@163．corn．126长春工业大学学报(自然科学版)第33卷射性能、反射性能制造成本和制造周期等方面。的载荷。材料的热物理性能是指在热载荷和热冲其中结构性能和热性能最为重要，材料的结构性击下材料产生的热应力与热变形以及材料性能的能是指材料的强度、刚度、泊松比、比刚度使用

7、寿变化，大口径主反射镜材料所受的热载荷可归结命和材料的均匀性和稳定性等，根据材料在加载为整体的温度特性轴向热梯度、径向热梯度以及时产生的应力和变形来对比不同的材料在结构性温度场的变化，大口径主反射镜、材料的机械性能能方面的优劣。结构加载主要是静态载荷、动态和物理性能参数见表1。载荷、随机振动、重力释放以及运输和装配中产生表1大口径主反射镜材料参数对比参数SiCBeZerodurULE熔石英微晶玻璃密度／(g／cm。)3．052．22．22．53杨氏模量／GPa400677490．3比刚度，／(10m)12．

8、63．13．363．6热传导率／(W／(m·K))1851．31．381．46撇叭线膨胀系数／(10K)2．50．O30．560．1线胀系数／热传导率／(10m／W)1．32．31．O66．823L3热扩散率／(10m／s)0．860．008通过比较可以看出，碳化硅的密度适中。同实际情况初步确定主反射镜厚度为70mm，经分样质量的碳化硅镜面不易变形，由于碳化硅材料析说明，径厚比可以满足主反射镜镜面的面形精硬度大而