摘要：根据临近空间球载望远镜高力热稳定性、高性能的要求,对其次镜组件进行优化设计。临近空间球载望远镜虽然没有火箭发射力学环境严苛,但是其独特的飞行过程受到温度变化、加速度等影响,同时由气球搭载升空,质量要求较为严格。相比于传统反射镜设计方法,采用实体优化和基结构优化相结合的方法,集成优化对镜体进行设计,引入综合评价因子优化次镜综合性能,最终次镜组件性能良好,说明优化方法有效。通过有限元仿真分析得次镜组件在重力和±3℃均匀温变工况下刚体位移小于3μm,面形精度优于λ/50,在0.02 mm装配误差下面形精度优于1 nm。次镜组件一阶频率为203.8 Hz,10 g加速度应力响应(35.4 MPa)远小于材料屈服应力。采用该方法优化可获得高力热稳定性、高性能的次镜组件。

摘要：根据深空探测相机轻质高刚度、高性能的要求,设计了一种超轻主支撑结构。深空探测相比于地球探测环境更加严苛,主支撑结构作为主承力结构,其在发射、在轨环绕阶段都应具有高稳定性,来保持各光学元件之间的相对位置不变。与传统方法相比,文中采用拓扑优化得到清晰的主支撑结构的最佳传力路径,然后通过尺寸优化来提高主支撑结构基频。最后进行轻量化设计,其前后框架结构轻量化率达到90%以上。仿真分析和试验结果表明,主支撑结构满足公差要求且基频(80.264 Hz)远远高于整星一阶频率,应用光学测量的方法振前、振后前框架相对于后框架倾角为3″、0.3″,满足光学系统的公差要求,具有较好的稳定性。大量级力学试验后系统的波像差<λ/14,满足光学系统成像质量要求。

摘要：为满足大口径离轴三反空间望远镜在轨成像质量需求,设计了一种基于6-PSS并联机构的次镜调整机构,并针对其精度进行了分析与实测。首先,分析了次镜调整机构的组成和光学系统对它的精度需求。随后,以逆运动学分析为基础建立了次镜调整机构的误差模型,并对结构参数、动平台位置、动平台姿态对整机精度的影响进行了理论分析,根据分析结果结合实际空间包络及重量等约束确定结构参数,并采用Monte Carlo模型分析了该结构参数下的次镜调整机构的随机误差和系统误差。最后,搭建了精度测试系统,对次镜六维调整机构的主要技术指标进行了实测。测试结果显示,次镜六维调整机构的位移分辨率优于0.1μm,角度分辨率优于0.5″,双向重复定位精度达到亚微米/亚角秒量级(±0.4μm/±0.3″),其绝对定位精度可以达到微米/角秒量级,满足大型空间望远镜在轨成像要求。