摘要：太阳能聚光系统接收面能流密度的均匀性对系统的性能及转换效率有着重要影响。为了提高聚光系统接收面上能流密度分布的均匀性,提出了一种对聚光系统接收器的布局及几何形状进行设计和优化的方法。该方法通过蒙特卡罗光线追迹法确定聚光系统接收面上的辐射能流分布,同时考虑了太阳形状。建立了以接收面口径大小为约束,以接收面辐射能流密度分布均匀度最高为目标的优化模型,并利用Kiefer-Wolfowitz随机逼近算法进行求解,从而实现了系统的优化。对二维抛物柱面聚光系统实例进行设计优化,在接收面上获得了光强的最佳均匀分布,同时能保持78.25%的高能量接收率,证明了该方法的有效性。该优化方法相比传统的试凑法计算效率高,并且得到的设计结果更接近最优解。

摘要：静电拉伸薄膜反射镜属于一种空间新概念超轻反射镜。成形控制是其关键技术,而面形分析是成形控制的基础。基于Karman方程分析了薄膜反射镜在均匀载荷作用下的面形,并推导了抛物面面形所需的非均匀载荷;对Ф300 mm口径薄膜反射镜进行了有限元建模,针对不同载荷作用下的薄膜拉伸面形进行了光机集成分析,反射镜中心挠度与理论计算吻合,反射镜在非均匀连续载荷作用下的波前差相对于均匀载荷作用降低了一个数量级,非均匀离散载荷下的面形也得到了改善。结果表明:薄膜反射镜在非均匀载荷下可以有效抑制像差并能控制薄膜成形。基于仿真结果设计了半解析薄膜反射镜成形控制的方法,为薄膜反射镜的成形控制提供了技术基础。

摘要：结合薄膜聚光器的光学特性,同时考虑空间太阳形状模型、薄膜表面反射误差的概率模型,采用蒙特卡罗光线追迹法计算空间薄膜抛物面聚光系统接收面上辐射能流密度,分析薄膜聚光器的表面反射误差、焦径比、接收器的遮挡作用和接收器的位置对系统接收面上辐射能流密度分布的影响,为空间薄膜聚光系统的参数设计和性能分析提供参考。

摘要：针对空间相机主镜面形在轨主动校正的工程需求,设计了用于验证空间反射镜面形校正技术的实验系统;该实验系统将一面口径为676 mm的SiC反射镜面形作为被控对象;将9只基于无刷直流电机的力促动器作为执行机构;将基于PXI总线的工控机和基于虚拟仪器技术的测控软件作为控制器;将干涉仪作为面形检测模块;可实现对反射镜面形的闭环控制;实验结果表明:所研制的力促动器达到了输出范围不低于-320~+320 N,输出精度优于0.1 N的指标需求;基于面形响应函数的校正方法可以有效地校正反射镜面形;针对幅值为0.5λ像散和0.5λ三叶两种像差,一次校正后的校正偏差分别为6%和4%;利用该实验系统,力促动器的单机性能指标得到了测试与评估;面形校正方法得到了有效验证。