大口径空间组装式望远镜主动支撑促动器设计与研究

在轨组装空间望远镜是将望远镜进行模块化,模块通过一次或多次发射送入预定轨道,并在轨道上完成整机组装、调试,能够彻底突破运载工具和单体大口径镜体制造能力的制约,是未来空间光学领域的必然发展方向.在轨组装空间望远镜的重点、难点在于大口径主镜的组装、调试.主镜由多个子镜模块阵列而成,入轨组装完成后通过具备大行程、高精度、抗振...     

应用于Φ300 mm平面反射镜的精密二维转台轴系设计

在轨组装望远镜的光学检测系统主要包括子镜拼接精度检测系统和系统波像差检测系统,这两种检测系统共用一组Φ300 mm平面反射镜,为了实现平面反射镜的精密切换,研制了一套基于通用P2级精密轴承的二维转台。首先,对轴系进行了结构设计并详细说明了装配工艺;然后,构建了理论计算模型对所设计轴系精度进行了定量分析。结果表明,俯仰轴系最大晃动误差为2.36″(PV),方位轴系最大晃动误差为0.56″(PV)。最后,利用傅里叶谐波分析方法对俯仰轴系、方位轴系进行了精度检测,检测结果表明,俯仰轴系最大晃动误差为2.5″(PV),方位轴系最大晃动误差为0.6″(PV)。利用对径相加读数法对两轴垂直度进行了检测,检测结果表明,两轴垂直度误差为1.5″。测试结果验证了结构设计和理论计算模型的合理性。     

超大口径在轨组装红外望远镜遮阳罩热设计

超大口径在轨组装红外望远镜体积大、工作温度低,各组装模块间存在相互干扰,传统热控手段不能完全满足其热控需求。为达到热控指标,分析、利用日地-L2点轨道外部热环境特性,设计了一个面向超大口径在轨组装红外望远镜的五层遮阳罩。使用UG软件建立了该望远镜有限元模型,并进行了仿真分析。结果显示:来自太阳的1 296 W/m2的热辐射经过遮阳罩的遮挡后,到达低温区的辐射强度降低到0.036 W/m2,望远镜在遮阳罩展开后约210天时通过辐射被动制冷降温至50 K以下,满足热控需求。该设计为未来我国建造超大口径空间望远镜进行了热控技术探索,具有一定的参考价值。     

基于展开式望远镜的次镜调整结构设计

次镜作为展开式望远镜系统的重要光学组成部分,其位置姿态精度直接影响着成像质量的优劣;针对展开式望远镜系统次镜的五自由度位姿调整性能及精度要求,设计了一套由二自由度调节平台与三自由度倾斜调节机构组成的五自由度调整机构,将压电驱动下的柔性微动机构应用于对次镜XY向的精密调节之中;利用理论建模与有限元工程分析相结合的研究方法对压电精密驱动柔性平台动态驱动特性、承载性能进行分析;结果表明,所设计的五自由度调整平台能够满足次镜所需调节精度要求,具有实际意义。     

快速反射镜椭圆弧柔性铰链多目标优化设计

在快速反射镜柔性铰链优化设计中,为保障反射镜精度和稳定性,应尽量提高柔性铰链工作轴转动柔度和非工作轴转动刚度。以某快速反射镜的椭圆弧柔性铰链为研究对象,首先利用最小二乘法和积分思想推导了三个转动轴的转动柔度公式,与有限元法对比,二者最大相对误差小于6.8%,解决了矩形截面扭转柔度积分过于复杂的问题;其次基于改进的非支配排序遗传算法（NSGA-II）对三个转动轴进行了多目标优化设计,达到设计指标,所得最优解和求解效率较传统算法有了明显提高,其中Pareto解求解效率较多岛遗传算法(MIGA)提高了14.3%,较粒子群算法(PSO)提高了25%;最后对NSGA-II算法所得最优解进行了有限元验证,结果表明二者最大相对误差小于6.5%,吻合较好。