摘要：为降低微振动对多载荷集成小卫星的性能影响,提出卫星隔振方案,并建立多载荷微振动集成分析模型,以评估微振动抑制效果。首先,开展了从振源到载荷的两级被动隔振方案设计;其次,建立线性光学系统像移与光学元件运动关系,考虑光学载荷对微振动敏感度的差异性;进一步建立了包含不同光学载荷的微振动集成分析模型,计算卫星隔振前后综合像移;最后,开展地面微振动测量试验和在轨推扫成像校验。结果显示:集成分析模型计算出的最大综合像移值小于0.25像素,地面试验中激光和相机主镜振动最大峰-峰值分别为0.05″和0.012″,在轨成像光学相机频域内最大像移值为0.061像素。地面和在轨微振动测量数据验证了隔振系统设计和集成分析模型的有效性。

摘要：针对遥感卫星在多载荷高精度拼接扩大幅宽时需保证成像质量的要求,考虑多载荷之间的耦合,对支撑结构进行空间布局优化以及结构/热控一体化设计。应用改进的Heaviside密度滤波拓扑优化方法获取最优结构/热控的材料分布形式,结合多目标遗传算法进行详细优化设计,获取支撑结构质量、一阶固有频率和载荷安装面面形精度的Pareto前沿解集,优化所得支撑结构组件的一阶固有频率为384.8 Hz,质量为9.47 kg,安装面面形精度为0.004 0 mm。对该结构进行静力和热变形仿真分析,并开展振动和结构稳定性试验,结果显示其星敏感器指向精度优于9″,双相机光轴夹角变化满足指标要求,即结构具有较优的结构/热稳定性,满足遥感卫星对其高性能指标要求。

摘要：针对高分辨率光学卫星对星敏感器支架结构轻量化和指向精度的严苛需求,文章提出一种基于力学和热学的多学科、多目标拓扑优化方法,并设计了一种高比刚度、高指向精度的圆筒式支架。首先,建立静态柔度最小和动态刚度最大的多目标拓扑优化数学模型,确定优化参数;其次,考虑结构和热稳定性,进行多学科多目标协同优化,获取最优的结构形式;然后,通过有限元法对优化后支架进行热稳定性和动力学分析,利用最小二乘法对热变形数据进行拟合,计算出星敏感器指向精度;最后,进行热真空和振动响应特性试验验证。结果表明:星敏感器组件的结构基频为425.6 Hz,结构轻量化率超过45%,指向精度为2.71″,圆筒式支架具有较高的结构/热稳定性和指向精度,满足卫星对其高性能指标的要求,验证了优化方法的可行性,为高精度器件的结构设计提供了一种有效方法。