留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

空间反射镜的轻量化及支撑设计研究

陈洪达 陈永和 史婷婷 刘晓华 傅雨田

陈洪达, 陈永和, 史婷婷, 刘晓华, 傅雨田. 空间反射镜的轻量化及支撑设计研究[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(2): 535-540.
引用本文: 陈洪达, 陈永和, 史婷婷, 刘晓华, 傅雨田. 空间反射镜的轻量化及支撑设计研究[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(2): 535-540.
Chen Hongda, Chen Yonghe, Shi Tingting, Liu Xiaohua, Fu Yutian. Lightweight and mounting design for primary mirror in space camera[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(2): 535-540.
Citation: Chen Hongda, Chen Yonghe, Shi Tingting, Liu Xiaohua, Fu Yutian. Lightweight and mounting design for primary mirror in space camera[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(2): 535-540.

空间反射镜的轻量化及支撑设计研究

基金项目: 

国家自然科学基金(40776100)

详细信息
    作者简介:

    陈洪达(1983- ),男,硕士,助理研究员,主要从事空间反射镜支撑、运动部件设计开发方面的研究。 Email:chenhongda@mail.sitp.ac.cn;刘晓华(1971- ),男,研究员,博士,现主要从事光学精密机械、光学遥感仪器方面的研究。Email:xhliuz@mail.sitp.ac.cn

    陈洪达(1983- ),男,硕士,助理研究员,主要从事空间反射镜支撑、运动部件设计开发方面的研究。 Email:chenhongda@mail.sitp.ac.cn;刘晓华(1971- ),男,研究员,博士,现主要从事光学精密机械、光学遥感仪器方面的研究。Email:xhliuz@mail.sitp.ac.cn

  • 中图分类号: V443.5;TH703

Lightweight and mounting design for primary mirror in space camera

  • 摘要: 大型空间遥感仪器为适应苛刻的发射和工作环境,通常要求具有很高的热、力学性能,并且对重量有严格限制。这对大口径反射镜及其支撑结构的质量、刚度和环境适应性提出了很高的要求。针对某型号620 mm口径光学遥感仪器的主镜及支撑结构进行了详细的分析计算、设计和试验验证。通过对比多种支撑方式的不同特性,选择了符合仪器要求的质量轻、刚度高的中心支撑;并利用等强度原理设计了放射状轻量化形式;在支撑环节上,利用柔性材料解决了因温度变化产生的局 部接触应力增加的问题,有效减小了结构对光学镜面的影响。经测试反射镜重15.2 kg,轻量化率71.2%,支撑零件3.5 kg;组件一阶模态420 Hz;面形精度优于0.03 RMS,满足仪器要求。目前该仪器已投入使用,在轨性能良好。
  • [1]
    [2] Robichaud J. SiC optics for EUV, UV and visible space missions [C]//SPIE, 2003, 4854: 39-49.
    [3]
    [4] Anapol M, Gardner L, Tucker T, et al. Lightweight 0.5 m silicon carbide telescope for a geo-stationary earth observatory mission [C]//SPIE, 1995, 2543: 164-172.
    [5]
    [6] Sein E, Toulemont Y, Breysses J, et al. A new generation of large SiC telescopes for space applications[C]//SPIE, 2004, 5528: 83-95.
    [7]
    [8] Han Yuanyuan, Zhang Yumin, Han Jiecai, et al. Development of the silicon carbide mirror and system in the world [J]. Journal of Materials Engineering, 2005(6): 59-63. (in Chinese)
    [9] 韩媛媛, 张宇民, 韩杰才, 等. 国内外碳化硅反射镜及系统研究进展[J]. 材料工程, 2005(6): 59-63.
    [10] Yoder Jr. P R. Mounting Optics in Optical Instruments[M]. 2nd ed. Bellingham: SPIE Press, 2002.
    [11]
    [12] Qi Guang, Li Jinglin, Wang Shuxin, et al. Lightweight structure design for rectangular SiC space mirror[J]. Opto-Electronic Engineering, 2012, 39(2): 43-47. (in Chinese)
    [13]
    [14] Zhang Xuejun, Li Zhilai, Zhang Zhongyu. Space telescope a spherical mirror structure design based on SiC material [J]. Infrared and Laser Engineering, 2007, 36(5): 577-582. (in Chinese)
    [15] Wang Fuguo, Yang Hongbo, Yang Fei, et al. Optimization and analysis for the axis support points position of the large aperture mirrors[J]. Infrared and Laser Engineering, 2007, 36(6): 877-880. (in Chinese)
    [16]
    [17] Bittner H, Erdmann M, Haberler P, et al, SOFIA primary mirror assembly: structural properties and optical performance[C]//SPIE, 2003, 4857: 266.
    [18] 齐光, 李景林, 王书新, 等. 长条形SiC空间反射镜轻量化结构优化设计[J]. 光电工程, 2012, 39(2): 43-47.
    [19]
    [20] Yan Yong, Jin Guang, Yang Hongbo. Lightweight structural design of space mirror [J]. Infrared and Laser Engineering,2008, 37(1): 97-101. (in Chinese)
    [21] Guo Xiqing, Wang Yueyong. Analysis of structural forms of lightweight hole for heavy-caliber mirror [J]. Optics and Precision Engineering, 2000, 8(6): 518-521. (in Chinese)
    [22]
    [23] Vukobratovich D, Fetterhoff K, Myers J. Bonded mounts for small cryogenic optics[C]//SPIE, 2000, 4131: 228.
    [24] 张学军, 李志来, 张忠玉. 基于SiC 材料的空间相机非球面反射镜结构设计[J]. 红外与激光工程, 2007, 36(5): 577-582.
    [25]
    [26]
    [27] 王富国, 杨洪波, 杨飞, 等. 大口径主镜轴向支撑点位置优化分析[J]. 红外与激光工程, 2007, 36(6): 877-880.
    [28]
    [29]
    [30]
    [31] 闫勇, 金光, 杨洪波. 空间反射镜结构轻量化设计[J]. 红外与激光工程, 2008, 37(1): 97-101.
    [32]
    [33]
    [34] 郭喜庆, 王悦勇. 大口径反射镜几种轻量化孔结构形式的分析[J]. 光学 精密工程, 2000, 8(6): 518-521.
    [35]
  • [1] 李延伟, 殷龙海, 李玉龙, 谢新旺, 张景国, 谢虹波.  机载红外成像系统主支撑结构新型轻量化设计方法与应用 . 红外与激光工程, 2022, 51(11): 20220232-1-20220232-9. doi: 10.3788/IRLA20220232
    [2] 曲慧东, 魏加立, 董得义, 胡海飞, 关英俊.  长条形空间反射镜组件轻量化结构设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(6): 20200404-1-20200404-11. doi: 10.3788/IRLA20200404
    [3] 李晟, 范斌, 王伟刚, 李康.  深低温SiC空间反射镜背部与侧面支撑结构对比 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0214003-0214003. doi: 10.3788/IRLA202049.0214003
    [4] 张超杰, 习兴华, 王永宪, 朱俊青, 关英俊.  空间遥感相机大口径反射镜结构优化设计 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0214002-0214002. doi: 10.3788/IRLA202049.0214002
    [5] 徐云飞, 张笃周, 王立, 华宝成.  非合作目标局部特征识别轻量化特征融合网络设计 . 红外与激光工程, 2020, 49(7): 20200170-1-20200170-7. doi: 10.3788/IRLA20200170
    [6] 李响, 李小明, 张家齐, 柳鸣, 孟立新, 张立中.  多节点激光通信天线“一体式”SiC/Al轻量化摆镜 . 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 198-204. doi: 10.3788/IRLA201948.S118001
    [7] 汪奎, 辛宏伟, 徐宏, 任天赐.  空间相机快速反射镜的结构轻量化设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 418001-0418001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0418001
    [8] 刘祥意, 王富国, 张景旭, 范磊, 王文攀.  主镜半主动支撑的力矩校正方法研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(5): 518003-0518003(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0518003
    [9] 张丽敏, 韩西达, 吕天宇, 赵宏超.  大口径望远镜次镜系统的拓扑优化设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 818008-0818008(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0818008
    [10] 张博文, 王小勇, 赵野, 杨佳文.  天基大口径反射镜支撑技术的发展 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1113001-1113001(9). doi: 10.3788/IRLA201847.1113001
    [11] 许典, 曹佃生, 林冠宇, 于向阳.  双光栅光谱仪光栅转轴的多目标优化 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 320001-0320001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0320001
    [12] 包奇红, 沙巍, 陈长征, 任建岳.  中心支撑长条形反射镜轻型优化设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 718003-0718003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0718003
    [13] 王克军, 宣明, 董吉洪, 李威, 张缓缓.  空间遥感器反射镜组件结构设计方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1113001-1113001(11). doi: 10.3788/IRLA201645.1113001
    [14] 付世欣, 周超, 曹玉岩, 范磊, 韩西达.  基于拓扑优化的4 m 望远镜底座结构设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2441-2447.
    [15] 张雷, 丁亚林, 徐正平, 张洪文, 张健, 郭万存.  长条形扫描反射镜的柔性支撑 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3678-3683.
    [16] 伞兵, 李景林, 孙斌.  空间相机大口径反射镜轻量化技术及应用 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 3043-3048.
    [17] 邵亮, 吴小霞, 杨飞, 范磊, 李剑锋.  SiC轻量化主镜液压whiffletree支撑系统的改进 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3820-3824.
    [18] 曹佃生.  紫外-近红外高光谱探测仪扫描镜拓扑优化设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3813-3819.
    [19] 徐宏, 关英俊.  大口径SiC轻量化反射镜组件的结构设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(S1): 83-88.
    [20] 齐光, 许艳军, 刘炳强.  空间相机反射镜SiC/Al 支撑板轻量化结构优化设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2214-2218.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  261
  • HTML全文浏览量:  45
  • PDF下载量:  199
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-06-10
  • 修回日期:  2013-07-25
  • 刊出日期:  2014-02-25

空间反射镜的轻量化及支撑设计研究

    作者简介:

    陈洪达(1983- ),男,硕士,助理研究员,主要从事空间反射镜支撑、运动部件设计开发方面的研究。 Email:chenhongda@mail.sitp.ac.cn;刘晓华(1971- ),男,研究员,博士,现主要从事光学精密机械、光学遥感仪器方面的研究。Email:xhliuz@mail.sitp.ac.cn

    陈洪达(1983- ),男,硕士,助理研究员,主要从事空间反射镜支撑、运动部件设计开发方面的研究。 Email:chenhongda@mail.sitp.ac.cn;刘晓华(1971- ),男,研究员,博士,现主要从事光学精密机械、光学遥感仪器方面的研究。Email:xhliuz@mail.sitp.ac.cn

基金项目:

国家自然科学基金(40776100)

  • 中图分类号: V443.5;TH703

摘要: 大型空间遥感仪器为适应苛刻的发射和工作环境,通常要求具有很高的热、力学性能,并且对重量有严格限制。这对大口径反射镜及其支撑结构的质量、刚度和环境适应性提出了很高的要求。针对某型号620 mm口径光学遥感仪器的主镜及支撑结构进行了详细的分析计算、设计和试验验证。通过对比多种支撑方式的不同特性,选择了符合仪器要求的质量轻、刚度高的中心支撑;并利用等强度原理设计了放射状轻量化形式;在支撑环节上,利用柔性材料解决了因温度变化产生的局 部接触应力增加的问题,有效减小了结构对光学镜面的影响。经测试反射镜重15.2 kg,轻量化率71.2%,支撑零件3.5 kg;组件一阶模态420 Hz;面形精度优于0.03 RMS,满足仪器要求。目前该仪器已投入使用,在轨性能良好。

English Abstract

参考文献 (35)

目录

    /

    返回文章
    返回