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轻量化碳化硅反射镜支撑方案分析

黄启泰  
【摘要】:随着空间光学技术的发展,人们对空间相机主反射镜提出了口径更大的要求。反射镜口径增加带来的主要技术问题有:反射镜因自重而引起的镜面变形增大,反射镜因环境温度变化及镜体温度梯度而产生的镜面热膨胀变形增大。同时为降低发射成本,主反射镜必须轻量化,而轻量化后在重力作用下的变形也将加剧,这种变形将直接影响相机的成像效果,也将影响反射镜的加工和检测。因此减小自重变形的影响成为一个重要课题。 本文介绍了目前国内外关于该课题的研究现状,并根据实际的工程需要采用碳化硅作为主镜材料,选择了适当的轻量化形式对主镜的支撑方案进行了讨论研究。讨论了对主镜进行面形分析所需要满足的力学条件,根据实际情况设定了边界条件,并采用当前常用的有限元方法对主镜的支撑方案进行面形变形的分析,以得到在相同的支撑条件下主镜水平放置和竖直放置时均能符合面形要求的支撑方案,并对支撑方案进行优化。 在对镜面变形的结果进行数据处理时采用了最小二乘法,根据最小二乘原理编制了一个适用于Patran所提供数据形式的程序对镜面的零散数据进行处理,得到镜面的PV和RMS值。 最终的分析数据表明,本文所讨论的支撑方案设计可以满足实际的工程要求,即在两种工况下主镜面形变化的均方差均在λ/60(λ=632.8nm)之内。


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