大口径反射镜结构参数优化设计.pdf

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大口径反射镜结构参数优化设计中国空间科学技术引言篁塑篁垒呈童望呈世玫呈量里垒食世葑钩皇曼兰型；对反射镜的各结构参数进行了灵敏性分析，得到了各参数对反射镜面形精度的影响曲目前。反射镜轻量化实现途径主要有三个方面：选用新型、性能优良的材料和工艺，使反根据具体的应用条件。选择适合的反射镜材料和工艺。选择新型的超薄反射镜技术，利用超薄杨佳文黄巧林摘要空间光学遥感器分辨率要求的不断提高使其主镜口径也在不断增大，从而对主镜进行轻量化设计就成为空间大口径反射镜工程的关键技术。该文介绍了一种对反射镜轻量化结构进行优化设计的方法，利用甈砑⒘朔湮鸭行痉瓷渚档牟问线；根据反射镜的加工工艺，合理地确定结构参数的变化范围，利用正交分解法进行参数优化。关键词大口径反射镜灵敏性分析参数优化空间相机随着对空间相机地面幅宽和分辨率要求的不断提高。长焦距、大视场和大通光径已经成为当前空间相机发展的必然趋势，而光学主反射镜径的不断增加对结构轻量化和稳定性的要求也越来越苛刻。主镜在轻量化后，虽然比刚度在增加，但结构绝对刚度却在下降，镜面对支撑应力的敏感度也在迅速增大，这在一定程度上会降低主镜的面形精度。因此。如何设计轻量化大口径反射镜，使其在满足面形精度要求的条件下，最大限度地提高轻量化率，是实现空间光学遥感器成功研制的关键技术之一。射镜的力学及热性能最佳⋯。但到目前为止，还没有一种材料能够同时达到最佳性能。因此·必须镜直径厚度比大、易受各种外界因素影响的特点。依靠支撑镜面的几十到几百个促动器和传感器来控制镜面达到所需的面形精度‘。但超薄镜支撑技术的研制工程大、耗资高·技术还不够成熟。选择有效的轻量化结构并确定最优的结构参数¨馐窃谙钟械牟牧虾凸ひ栈∩咸岣叻瓷渚轻量化程度最实际有效的途径。蜂窝夹芯轻量化结构反射镜较其他轻量化结构的反射镜在相同的刚度和强度下轻量化程度更高，目前对蜂窝夹芯反射镜的轻鼍化设计多采用拓扑优化法或有限元软件法。在此基础上若能分析出各结构参数对面形精度的影响曲线，则能够进一步提高反射镜的轻最化率。使设计结果更加科学合理。本文基于这样的思考。对反射镜结构参数进行了优化分析，得到了反射镜结构参数对面形精度的影响曲线和灵敏性曲线。以期优化出满足性能要求的、轻量化程度高的反射镜。本┛占浠缪芯克本痡．．年收稿口期一—招薷母錓趖·；
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遭罂诰肚狯蓟瓷渚到峁褂呕杓屏鞒径轻量化反射镜结构优化法没计山的反射镜轻量化程度更高，结构更合理，但由于拓扑优化值不大干⒉ǚ宀ü挡淮笥蜂窝夹芯反射镜结构示意图如图尽Ｆ浣峁共问柔性支撑方式。根据支撑点的个数，多点支撑可以分为二点支撑、六点支撑及九点支撑，其中九点目前对反射镜的轻量化方法的研究主要包括以下几个方面：比较和选择各种轻量化孔的形状以及背部足否封闭。“，这方面的研究已经较为成熟。借助有限元软件对反射镜进行拓扑优化，存拓扑优化结果的基础上阿进行外形和尺寸的局部优化⋯。这种方考虑了．很多实际加工参数及可操作忭等囚素，加深了反射镜轻量化设计的复杂度和可实现性，日前还处在进一步研究阶段。借助有限元软什，利川一定的优化算法对反射镜进行外形和尺寸优化。１疚慕岷蟫程应川．在第智崃炕椒ǖ幕，提出了一种反射镜结构优化设计流程纠这样的结构优化流程仅能够有效地避免不同环节问的反复优化过程．还可以明确反射镜面形精度对各结构的灵敏度．根据疋敏度