大口径空间红外相机铍铝合金反射镜组件材料选择与设计

针对某空间摆扫相机系统,为了保证空间红外相机获得轻质、可靠的摆扫头部,且各反射镜均具有良好的面形精度及较高的一阶固有频率,对其摆扫部分的结构进行了针对性研究。选择了铍铝合金材料作为Φ750 mm口径主反射镜材料,以钛合金材料的柔性支撑结构支撑,安装在铍铝合金材料的主镜室内。包含次镜组件、次镜支撑和遮光筒,整个摆动部分总质量为17.5 kg。采用有限元方法对反射镜组件在力热耦合状态下进行了仿真分析,结果表明反射镜全口径最大面形误差RMS值为27.04 nm,满足全口径范围内面形误差不低于λ/20(λ=632.8 nm) 的要求。摆动部分一阶谐振频率为122 Hz,为控制系统预留了较大的带宽。实体模型的力学试验结果与有限元分析结果接近,表明满足总体对摆扫部分的设计要求。     

空间遥感相机桁架机身接头结构的设计和分析

大型空间相机需要使用力学特性强、质量轻以及体积小的机身结构对光学系统和其他系统进行支撑与固定,以保证镜头的成像质量。分析了铰链连接和螺栓连接一胶接方案的特点,并对比了各方案的力学性能。根据支杆材料和机身框架材料的性能,优先选择钛合金作为连接结构的制作材料。考虑到复合材料制造52艺的复杂性以及胶接的高强度和高刚度要求,制定了合理的胶接工艺以避免和控制胶接所产生的应力。最后通过静／动力学试验验证了接头设计方案的有效性。结果表明,螺栓一铰接设计方案是一种优化、合理的设计方案。     

空间相机用大口径圆形主反射镜设计

主镜是空间相机的主要成像部件,其面形误差和位置误差将会决定成像质量。设计了一种孔径为9660 IlllTI的圆形主镜组件。通过对比6点定位原理实现反射镜体的全约束,并经三点在背部支撑主镜,其中每点均为多层柔性结构。合理分配每点支撑的自由度及刚度,同时卸载温度变化时由于材料的线胀系数不同而传递到反射镜上的应力,使反射镜变形均匀。有限元分析结果表明,本文设计的主镜组件的面形误差RMS值达到1/50λ(λ=632.8 nm),一阶模态达到249 Hz,并具有良好的动态刚度。     

空间相机整机有限元分析

相机的结构空间是相机的重要子系统,是保证相机成像质量的关键之一。光学反射镜在重力和微重力环境变化以及热控温度范围变化综合影响下,面形误差变化量RMS和PV值是衡量相机成像质量的重要指标,结构还必须保证满足光学设计提出的各反射镜的各种公差要求,为保证相机在运输以及发射过程中能承受住恶劣的振动条件,需要整机有足够高的动态刚度和合理的模态分布。利用CAD/CAE技术对空间相机整机进行大量的工程分析,分析比较计算结果,此相机满足设计指标。CAE技术对空间相机光机结构设计起着重要的指导作用,是现代设计方法的重要手段之一。     

OPGW选型设计问题分析

架空地线复合光缆是将光纤媒体符合在架空地线当中的一种光缆形式,在目前的通信行业当中应用较广,而其选型设计则直接关系着OPGW的铺设质量.本文主要对架空地线复合光缆当中选型设计等问题进行了分析讨论,以期能够不断促进光缆设计和安装质量.     

空间相机快速反射镜的结构轻量化设计

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。     

离轴三反空间相机外遮光罩组件的研制

杂散光抑制对提高空间相机的成像品质起着至关重要的作用。通过合理地设置外遮光罩可以有效地抑制杂散光。为了满足空间相机外遮光罩轻质、高刚度、高强度和高尺寸稳定性的要求,选取增强基碳纤维复合材料作为空间相机外遮光罩的材料,并提出了相机主支撑结构与外遮光罩独立安装的设计思想,从而最大限度地降低了外遮光罩变形对光学元件尺寸稳定性的影响。利用有限元分析技术对外遮光罩结构进行了热特性及动态特性分析,并对结构参数进行了优化设计,最终得到了质量为5.2kg、一阶固有频率为113Hz的外遮光罩结构。动力学试验测试结果表明,外遮光罩一阶谐振频率为106.8Hz,在正弦振动和随机振动试验中加速度放大倍率小于10倍,最大应力为86.6MPa,远远小于碳纤维复合材料屈服应力,结构刚度、强度完全满足设计指标要求。     

空间相机空间环境专项试验设计

为了确保空间相机在整个生存周期可靠地工作,根据空间环境的特点及空间相机的特性,提出了仿真空间相机空间环境的专项试验设计方案.方案包括光学性能验证试验,MTF性能测试,热真空环境下的温度调焦系数专项试验,考察碳纤维复合材料稳定性的结构性能验证试验,验证电子元器件是否满足相机功能和性能要求的电子学性能专项试验,验证活动机构...     

某空间相机反射镜的温度变形分析

在某空间光学系统一块反射镜的设计中,虽然采取了很多积极的措施来减小温度变化的影响,但由于能受到太阳直接照射,其空间热环境非常恶劣,因此仍需对其进行热变形分析.为此,对空间光学结构热分析的一般流程进行了讨论.对热变形分析过程中关键的温度场映射问题进行了研究,比较了两种温度场映射的方法.对于所研究的反射镜的热变形问题,选取了通过热传导分析建立温度场的方法进行了分析.分析结果表明,利用热传导建立温度场计算出来的镜面变形PV和RMS值的变化与实验结果是一致的,该方法具有普遍的适用性.     

航天相机框架轻量化研究

对某在轨运行的航天相机框架进行了轻量化研究。在保留了原有结构的基础上,通过更换材料的方式对已有的框架进行了几种可能的改造,通过有限元计算分析了各框架对任务的满足程度、各种材料框架的优劣,将质量降低了14%,谐振频率提高了8%。     

空间遥感器两维扫描指向镜的轻量化设计及应用

论述了空间遥感器中两维扫描指向镜的轻量化设计应注意的主要问题,并给出了扫描指向镜的轻量化设计的应用实例,利用有限元软件,结合设计指标,对其进行了光、机、热综合分析.     

某空间可见光相机的机身桁架结构设计

作为空间可见光相机的主要承载结构,机身桁架结构对于保证机身的力学性能至关重要。为了保证空间相机机身的结构刚度和稳定性,针对机身桁架结构设计进行了研究。研究了桁架的基本结构,分析了支杆力学性能的影响因素,探讨了支杆长度和角度对该机身桁架力学性能的影响。分析了支杆数量、支撑位置和分布形式对机身力学性能的影响,并分析了"△"型和"X"型桁架结构的特点。通过选择合理的支杆数量和分布形式,保证了机身桁架的力学性能。然后在设计分析的基础上进行了力学试验,验证了机身的力学性能。试验结果表明,该桁架结构的设计能够获得较好的力学性能,满足机身结构的设计要求。     

调制传递函数在光学相机支撑设计中的应用

为指导遥感相机主次镜支撑桁架的设计,以满足整系统调制传递函数(MTF)为目标,分析系统各环节MTF对整机的影响,确定以光学衍射限传递函数为约束设计系统主体支撑结构。由在轨产品的实测MTF及装调、电子学的传递函数因子推出杆支撑条件下的光学衍射限传递函数最小值,指出光学软件不能全面评价遮拦对光学衍射限传递函数的影响,确定以光瞳函数计算不同遮拦时光学系统衍射限传递函数,得出三杆时杆直径最大为38mm,四杆时杆直径最大为26mm的遮拦分布。通过有限元计算两种结构布局下杆不同壁厚的系统静载变形及模态频率,认为直径26mm、壁厚4mm的四杆结构,支撑结构质量从现有40kg减至4kg,静载变形水平放置25μm、竖直放置0.85μm,系统基频98.9Hz,一阶扭转频率183Hz,满足卫星载荷设计要求。     

空间遥感器主反射镜在宽温度范围内的环境适应性设计

主反射镜的面形精度对空间相机的成像质量至关重要。为保证 空间相机在宽温度范围(20±10℃)内的成像质量,设计了一种柔性支撑结构。首先,选择碳化硅(SiC) 作为反射镜材料,并对主反射镜镜体进行了背部半封闭式轻量化处理。其次,针对这个孔径为550 mm的圆 形主镜组件在20±10℃温度范围内的使用环境,设计了一种柔性铰链结构。利用Matlab软件优化了支撑结构参 数,使得支撑柔性结构在受到温度载荷时沿着径向具有足够的柔性,并可吸收变形和降低反射镜应 力。通过有限元分析可以看出,该支撑结构的一阶频率达到267 Hz,远高于机身组件的固有频率,因此可保 证主镜组件不遭到破坏。而且在重力耦合10℃温度载荷时,反射镜的面形误差(RMS值)也满足光学 系统优于λ/40的要求。     

雷达对抗装备一体化试验设计框架

针对雷达对抗装备内场仿真试验与外场试验无法有效融合的问题,基于一体化试验基本理论和现有条件,研究了雷达对抗装备内外场一体化试验的顶层设计,建立了内外场一体化试验模型;以内外场一体化试验人员、方案和数据处理一体化为支撑,构建了一体化试验设计框架,提出了雷达对抗装备内外场一体化试验基本流程。