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空间相机快速反射镜的结构轻量化设计

汪奎 辛宏伟 徐宏 任天赐

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[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(4): 418001-0418001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0418001
引用本文: 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[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(4): 418001-0418001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0418001
Wang Kui, Xin Hongwei, Xu Hong, Ren Tianci. Lightweight design of fast steering mirror for space cameras[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(4): 418001-0418001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0418001
Citation: Wang Kui, Xin Hongwei, Xu Hong, Ren Tianci. Lightweight design of fast steering mirror for space cameras[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(4): 418001-0418001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0418001

空间相机快速反射镜的结构轻量化设计

doi: 10.3788/IRLA201948.0418001
基金项目: 

国家重点研发计划(2016YFB0500100)

详细信息
    作者简介:

    汪奎(1994-),男,硕士生,主要从事空间相机光机结构的优化设计方面的研究。Email:lightningwings@qq.com

  • 中图分类号: V443.5;TH703

Lightweight design of fast steering mirror for space cameras

  • 摘要: 针对空间相机快速反射镜的工作条件和工作要求,提出了快速反射镜的结构轻量化设计方案。以100 mm口径圆形反射镜为研究对象,设计了利用加强筋减重的反射镜轻量化结构,并提出了基于镜面抗弯刚度等效的等效标准圆镜厚度的计算方法;分别设计了基于镶嵌体结构的背部三点支撑方案和背部中心支撑方案,有限元对比分析的结果表明,采用背部中心支撑方案可以避免镜座与反射镜之间因温度变形不协调引起的多个支撑点相互干涉,镜面面形精度较高,并且由于结构简单,其摆动组件的总质量更轻;为了进一步提高快速反射镜结构的综合性能,同时以摆动组件的总质量及镜面面形的均方根值为优化目标,对背部中心支撑方案下快速反射镜的主要结构参数进行了多目标优化,优化结果显示,加强筋的高度和镶嵌体的壁厚对结构综合性能的贡献最大;最终优化方案下快速反射镜的摆动组件总质量仅为95.75 g,结构的一阶谐振频率为217 Hz,在-8℃温度载荷的作用下,镜面面形的RMS为7.26 nm,满足设计要求的同时,反射镜实现了40.4%的轻量化率。
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-11-18
  • 修回日期:  2018-12-14
  • 刊出日期:  2019-04-25

空间相机快速反射镜的结构轻量化设计

doi: 10.3788/IRLA201948.0418001
    作者简介:

    汪奎(1994-),男,硕士生,主要从事空间相机光机结构的优化设计方面的研究。Email:lightningwings@qq.com

基金项目:

国家重点研发计划(2016YFB0500100)

  • 中图分类号: V443.5;TH703

摘要: 针对空间相机快速反射镜的工作条件和工作要求,提出了快速反射镜的结构轻量化设计方案。以100 mm口径圆形反射镜为研究对象,设计了利用加强筋减重的反射镜轻量化结构,并提出了基于镜面抗弯刚度等效的等效标准圆镜厚度的计算方法;分别设计了基于镶嵌体结构的背部三点支撑方案和背部中心支撑方案,有限元对比分析的结果表明,采用背部中心支撑方案可以避免镜座与反射镜之间因温度变形不协调引起的多个支撑点相互干涉,镜面面形精度较高,并且由于结构简单,其摆动组件的总质量更轻;为了进一步提高快速反射镜结构的综合性能,同时以摆动组件的总质量及镜面面形的均方根值为优化目标,对背部中心支撑方案下快速反射镜的主要结构参数进行了多目标优化,优化结果显示,加强筋的高度和镶嵌体的壁厚对结构综合性能的贡献最大;最终优化方案下快速反射镜的摆动组件总质量仅为95.75 g,结构的一阶谐振频率为217 Hz,在-8℃温度载荷的作用下,镜面面形的RMS为7.26 nm,满足设计要求的同时,反射镜实现了40.4%的轻量化率。

English Abstract

参考文献 (15)

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