面向空间高分辨率红外相机的超大口径反射镜设计及支撑技术研究

发布时间：2023-04-09 18:15

　　随着我国空间光学系统在军事信息和民用信息收集上的应用愈加广泛,早已从可见光谱段拓展到红外谱段,更长焦距、更大视场的空间红外光学系统需要相应的技术支撑:如超大口径反射镜设计、大口径摆扫镜支撑结构设计、大尺寸轻量化主支撑结构设计、高精度桁架式主支撑结构装配技术等。本文首先概述了我国对长焦距高分辨率空间红外相机的军事需求与民用需求,简要介绍了国际先进水平的空间红外观测系统,并与我国所具有的空间红外信息收集能力进行了比较。本文为保证Ф2020mm口径反射镜面形的同时实现控制组件整体质量的目的,提出Ф2020mm口径反射镜采用三点支撑的支撑方案,详细介绍了Ф2020mm口径反射镜的三点支撑轻量化技术。根据反射镜设计的经典公式组对反射镜进行初步的参数计算,再根据材料力学理论对反射镜的镜面面形点位移变化量最大值进行估计。通过估计值与设定的合格指标比较,再依据经典公式组的计算结果,确定支撑点位置,并确定反射镜轻量化设计的具体参数。最后通过有限元分析结果确认反射镜在三点支撑下的面形精度结果。为保证Ф2020mm口径反射镜和大口径摆扫镜的面形精度,提出一种新型铰链结构,使铰链不但具有足够的柔性,而且具有足...

【文章页数】：112 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 概述
    1.2 研究的目的和意义
    1.3 国内外发展情况
        1.3.1 国外红外相机发展情况
        1.3.2 空间相机实现高分辨率的必要关键技术分析
        1.3.3 超大口径反射镜设计技术和支撑技术现状
        1.3.4 国内发展现状
    1.4 主要研究内容
        1.4.1 项目的主要研究内容
        1.4.2 论文的研究内容
第2章 Ф2020mm口径主反射镜三点支撑方式研究
    2.1 引言
    2.2 多点支撑的理论基础
        2.2.1 支撑点数量的理论计算
        2.2.2 支撑点位置的理论计算
    2.3 镜面面形误差评价的标准
    2.4 影响反射镜镜面面形的环境因素
        2.4.1 空间反射镜的工作环境
        2.4.2 反射镜自重对面形的影响
        2.4.3 温度环境对反射镜面形的影响
    2.5 需要解决的主要问题
    2.6 解决问题的方法
    2.7 实现2m口径反射镜三点柔性支撑的可行性分析
        2.7.1 反射镜轻量化形式设计
        2.7.2 简化反射镜模型
        2.7.3 理论计算
        2.7.4 设定与计算
    2.8 轻量化设计结果
    2.9 小结
第3章 Ф2020mm口径主反射镜及大口径摆扫反射镜三点支撑方式的柔性结构研究
    3.1 引言
    3.2 现状与理论基础
        3.2.1 反射镜柔性支撑结构的现状
        3.2.2 柔性铰链分析
        3.2.3 平面串联柔性铰链机构的柔度
        3.2.4 平面并联柔性铰链机构的柔度
    3.3 结构参数选择与分析
    3.4 设计与有限元分析结果
    3.5 小结
第4章 轻型全桁架杆式主支撑结构研究
    4.1 引言
    4.2 主支撑结构的选型
        4.2.1 结构选型
        4.2.2 材料选择
        4.2.3 结构设计、比对与选择
    4.3 桁架支撑结构原理
        4.3.1 桁架结构系统布局
        4.3.2 桁架系统中桁架杆与桁架刚度理论
    4.4 高刚度桁架式主支撑结构设计
        4.4.1 材料选择
        4.4.2 桁架初始布局
        4.4.3 设计优化
        4.4.4 接口设计
    4.5 有限元分析结果
    4.6 小结
第5章 全桁架式主支撑结构装配设计与试验验证
    5.1 概述
    5.2 工装准备
    5.3 全桁架式主支撑结构装配设计
    5.4 全桁架式主支撑结构的试验验证
        5.4.1 工艺试验
        5.4.2 主支撑结构力学性能测试
        5.4.3 力学验证试验
    5.5 小结
总结与展望
    总结
    展望
在攻读博士学位期间发表的论文
在攻读博士期间申请的专利
攻读博士期间参与的科研课题
参考文献
致谢



本文编号：3787501