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中心支撑长条形反射镜轻型优化设计

包奇红 沙巍 陈长征 任建岳

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[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(7): 718003-0718003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0718003
引用本文: 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[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(7): 718003-0718003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0718003
Bao Qihong, Sha Wei, Chen Changzheng, Ren Jianyue. Lightweight and optimization design of rectangular reflective mirror supported in centre[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(7): 718003-0718003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0718003
Citation: Bao Qihong, Sha Wei, Chen Changzheng, Ren Jianyue. Lightweight and optimization design of rectangular reflective mirror supported in centre[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(7): 718003-0718003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0718003

中心支撑长条形反射镜轻型优化设计

doi: 10.3788/IRLA201746.0718003
基金项目: 

国家高技术研究发展计划(863-2-5-1-13B)

详细信息
    作者简介:

    包奇红(1992-),男,硕士生,主要从事空间相机光机结构优化设计方面的研究。Email:qingtian@mail.ustc.edu.cn

  • 中图分类号: TH703

Lightweight and optimization design of rectangular reflective mirror supported in centre

  • 摘要: 针对轻小卫星相机质量更轻、性能更好的设计要求,对空间某中等口径的长条形反射镜提出一种基于中心支撑形式的轻型优化设计方法。选用背部中心单点支撑形式,不仅从整体上减小了反射镜及其组件的质量,而且大大简化了支撑结构的设计。采用多目标集成优化的方法,提高了反射镜在Z向重力工况下的面形精度。设计了适用于中心支撑的柔性支撑结构,克服了中心支撑刚度低、动态可靠性差的缺点。仿真分析了反射镜及其组件的综合性能,并与背部三点支撑形式进行了比较。结果表明,中心支撑的反射镜质量更轻(3.36 kg),与实体反射镜相比,轻量化率达到了87%,组件质量也较三点支撑减小了24%;在X、Y、Z三轴方向1 g重力工况下的面形精度RMS值分别达到2.2、2.1、7.5 nm,优于三点支撑形式;4℃均匀温升载荷工况下的面形精度RMS值为2.8 nm,远小于设计要求的RMS 12 nm;反射镜组件的一阶固有频率为135 Hz,重力作用下镜面的最大刚体位移为3.96 m。该设计在极大地减小了反射镜及其组件质量的同时,保证了反射镜的面形精度和组件的动、静态刚度,满足设计要求,为同类型空间反射镜的轻型优化设计提供了一种新思路。
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-11-05
  • 修回日期:  2016-12-03
  • 刊出日期:  2017-07-25

中心支撑长条形反射镜轻型优化设计

doi: 10.3788/IRLA201746.0718003
    作者简介:

    包奇红(1992-),男,硕士生,主要从事空间相机光机结构优化设计方面的研究。Email:qingtian@mail.ustc.edu.cn

基金项目:

国家高技术研究发展计划(863-2-5-1-13B)

  • 中图分类号: TH703

摘要: 针对轻小卫星相机质量更轻、性能更好的设计要求,对空间某中等口径的长条形反射镜提出一种基于中心支撑形式的轻型优化设计方法。选用背部中心单点支撑形式,不仅从整体上减小了反射镜及其组件的质量,而且大大简化了支撑结构的设计。采用多目标集成优化的方法,提高了反射镜在Z向重力工况下的面形精度。设计了适用于中心支撑的柔性支撑结构,克服了中心支撑刚度低、动态可靠性差的缺点。仿真分析了反射镜及其组件的综合性能,并与背部三点支撑形式进行了比较。结果表明,中心支撑的反射镜质量更轻(3.36 kg),与实体反射镜相比,轻量化率达到了87%,组件质量也较三点支撑减小了24%;在X、Y、Z三轴方向1 g重力工况下的面形精度RMS值分别达到2.2、2.1、7.5 nm,优于三点支撑形式;4℃均匀温升载荷工况下的面形精度RMS值为2.8 nm,远小于设计要求的RMS 12 nm;反射镜组件的一阶固有频率为135 Hz,重力作用下镜面的最大刚体位移为3.96 m。该设计在极大地减小了反射镜及其组件质量的同时,保证了反射镜的面形精度和组件的动、静态刚度,满足设计要求,为同类型空间反射镜的轻型优化设计提供了一种新思路。

English Abstract

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