光学反射镜柔性支撑方式静态分析与计算

合集下载

空间反射镜柔性支撑设计与分析

射镜
形精度将直接决定着整个系统的地面分辨率等光学性能。由于空间光学遥感在运载、发射阶段的振动过载冲击等动力学环境下，将产生应力释放，影响
反射镜面形精度，尤其是在人轨后所处的复杂热环
境下，温度的变化将使反射镜镜面面形严重超差，
影响整个系统的成像质量。因此，在考虑反射镜料选取、结构形式等方面的同时，必须选择合理的支撑方式，以保证主反射镜在空间力学和热环境下保持良好的稳定性。
ＡｎｌｓｓａｄｔｓｅｕｔｅｎｔａｅｔａｈｅｉｌｕｐｒｔｃｕｅｉｅｓｎｂｅａｙｉｎｅｔｒｓｌｓｄｍｏｓｒｔｈｔｔｅｆｘｂｅｓｐｏｓｒｔｒＳｒａｏａｌ．ｌｔｕ
Ｋｙｒｓｅｅｔｒｆｘｂｅｓｐｏｔｇｆｉｌｍｅｔｅｗｏｄ：ｒｆｃｏ；ｅｉｌｕｐｒｎ；ｎｔｅｅｎｌｌｉｉｅ
摘要：反射镜支撑结构在空间力学和热环境下良好的稳定性是保证反射镜成像质量的关键。本文针对空
间光学遥感器反射镜设计了一种反射镜支撑结构。由于刚性支撑结构不能满足热环境下的面形要求，进而设
计了一种柔性支撑方案。通过有限元模型分析，表明该支撑结构力学以及热环境下均可以保证反射满足面形
ＹＡＮＧｉｎＬａｇ
（ｈｎｃｕＩｔｕｏｔｓＦｎｃａｉｄｈｓｓＣｉｓＡａｅｙｆｃｎｅ，ｈｎｃｕ３０３Ｃｉ）Ｃａｇｈｎｎｉｔｏｐｉ，ｉＭｅｈｃａＰｙｉ，ｈｎｅｃｄｍｏＳｉｃｓａｇｈｎ１０３，ｈｎｓｔｅｆｃｅｎｓｎｃｅｅＣａ

大孔径光学反射镜球铰支撑设计与分析

镜球铰支撑的结构设计进行了论述，同时为了验证设计的可行性采用了非线性分析方法，对实际模型进行解
算．确定了球铰支撑预紧力的选取范围为５１５０Ｎ — ０。通过模拟件试验验证了采用球铰支撑的反射镜能够满足倾斜量＜５的设计要求，使反射镜在一定的工作环境中能够稳定地工作，满足系统成像的需要。本文可为大孔径光学反射镜支撑技术提供一定的参考和借鉴。
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｓａｋｙｔｃｎｌｇｆｈｇｒｓｌｔｎｃｍｅａｈｕｏｔｏａｇｐｒｕｅｏｔｃｌｍｉｏｓａｅｅｅｈｏｏｙｏｉｈ－ｅｏｕｉａｒ，ｔｅｓｐｐｒｆｌｒｅａｅｔｒｐｉａｒｒｍｕｔｈｖｏｅｏｇｇｄｔｎｏｌｘｂｌｙｔｔｆｒｔｅｍｉｒｒｔｃｎａａｔｔｈｍｐｃｎｍｉｒｒｗｈｎｔｅｔｍｐｒｔｒｎｕｈｒｉｉａｄｓｍｅｆｅｉｉｉｏｆｏｈｒｏ．Ｉａｄｐｏｔｅｉａｔ０ｒｏｅｈｅｅａｕｅｉｙｔｉｃａｇｓｔｃｎａｓｒａｌｎａｃｈｅｉｂｉｔｎｄｐａｉｎｏｈａｇｐｒｕｅＩｉＯｎｖｒｕｆｉａｌｈｎｅ．ＩａｌｏｇｅｔｅｈｎｅｔｅｒｌｌｙａｄａａｔｔｏｆｔｅｌｒｅａｅｔｒＴｌＦｉｉｔｅｏｔｂｌｙａｉＩＴｓｈｎｅｓｒｃｕｅｎｔｉａｅ，ｔｅｂｌｈｎｅｓｐｏｔｏａｇｐｒｕｅｏｔａｒｏｓｄｓｒｂｄｔｒｕｈｔｅｃｌｉｇｔｕｔｒ．Ｉｈｓｐｐｒｈａｌｉｇｕｐｒｆｌｒｅａｅｒｐｉｌｍｉｒｉｅｃｉｅｈｏｇｈｏｎ— ｔｃｐｒｓｎｏｏｒｏｕｐｒｓａｉｏｆｓｍｅｍｉｒｒｓｐｏ．Ｍｅｎｉ，ｈｏｌｎａｎｌｓｓｉｄｐｅｎｏｄｒｔｅｉｈｅｓｂｌｔｆｔｅｔａｗｈｌｔｅｎｎｉｅｒａａｙｉｓａｏｔｄｉｒｅｏｖｒｆｔｅｆａｉｉｙｏｈｅｙｉ

大口径透镜柔性支撑结构设计与分析

大口径透镜柔性支撑结构设计与分析赵勇志;曹玉岩;韩西达;李玉霞【摘要】柔性支撑结构在透镜热变形方向上具有可控的相对自由度,环境温度变化时,柔性支撑结构能够减小透镜与支撑结构间的热应力进而提高面形精度,因而广泛应用于透镜支撑结构中.为了解决柔性支撑结构的设计及性能评价问题,对柔性支撑结构建模方法进行了深入研究.首先,根据柔性支撑结构圆周对称特性,即由圆周对称分布的圆弧形柔性单元组成,将柔性单元简化为超静定圆弧梁,推导了柔性单元的径向及切向刚度.然后,假设透镜为刚体,根据力平衡条件及变形协调条件,推导了柔性结构的整体力学模型.最后,进行了有限元仿真和实验以验证提出的柔性支撑结构力学模型,理论模型与仿真及实验结果相吻合.此外,以300mm透镜为例,分析了支撑结构几何参数对透镜面形精度的影响及透镜的热应力分布,结果表明柔性支撑结构能够有效的降低透镜与支撑结构间的温度应力,进而提高支撑性能.【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(041)005【总页数】7页(P1-7)【关键词】柔性结构;透镜;圆弧梁;协调变形;有限元仿真;【作者】赵勇志;曹玉岩;韩西达;李玉霞【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春 130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春 130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春 130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春130033【正文语种】中文【中图分类】TP13对于大口径透镜（直径或长度大于300mm），传统刚性支撑因温度适应性差已无法满足要求，越来越多的大口径透镜采用基于quasi-kinematic原理的柔性支撑结构，如图1所示，具有支撑刚度高、温度适应性强、结构简单、无摩擦和滞后效应等优点。

从经典三点柔性支撑结构出发，支撑结构可演化为多种形式，如图1（a）～（i）所示，其中（a）为詹姆斯韦伯望远镜中氟化锂透镜的柔性支撑结构[1]，（b）为Subaru望远镜近红外光谱仪UK-FMOS中透镜的柔性支撑结构[2]，（c）为MMT望远镜Binospec光谱仪透镜的柔性支撑结构[3]，（d）为火星红外光谱仪中椭圆分色镜的柔性支撑结构[4]，（e）为GOES-R中先进成像仪分光平面镜的柔性支撑结构[5]，（f）为韩国空间光学中心研制的bipod型支撑结构[6]，（g）为LMSSC公司空间近红外相机的六点柔性结构[7]，（h）和（i）为长春光机所研制的分别用于空间光学遥感器大口径主反射镜的Cartwheel型柔性支撑结构[8]和光刻物镜中透镜轴向支撑的多点柔性支撑结构[9-11]。

2m SiC反射镜柔性被动支撑系统

＊Ｃ０ｒ】Ｐｓ０，２ｇａｕｔｈｏｒ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｆｇｌ０９＠１６３．ｃｏｍ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｏａｐｐｌｙＳｉＣｍｉｒｒｏｒｉｎａｇｒｏｕｎｄ — ｂａｓｅｄｔｅｌｅｓｃｏｐｅ，ａｆｌｅｘｉｂｌｅｐａｓｓｉｖｅｓｕｐｐｏｒｔｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅ — ｓｉｇｎｅｄｏｎｉｔｓｈｉｇｈｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｈｉｇｈｒｉｇｉｄｉｔｙ．Ｉｎｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍ，ａｔｈｉｎａｎｄｌｏｎｇｆｌｅｘ—
２ｍＳｉＣ反射镜柔性被动支撑系统
王富国，乔兵，张景旭
（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１３００３３）
摘要：针对２ｍＳｉＣ反射镜在地基望远镜中的应用，结合ＳｉＣ反射镜热膨胀系数大、重量轻的特点，设计了柔性被动支撑系统。该系统底支撑ｗｈｉｆｆｌｅｔｒｅｅ结构中的支撑杆采用柔性细杆，侧支撑杆采用柔性铰链结构，从而使底支撑系统和侧支撑系统分别起支撑作用，不但保证了主镜良好的位置误差和形状误差还很好地消除了装配应力和热应力。对在支撑系统作用下反射镜进行了静力学分析、热力学分析和模态分析，并通过面形检测和主镜倾斜与平移检测验证了分析结果。检测显示：反射镜面形（ＲＭＳ）达到Ｘ／４０（光轴竖直）和），／１６（光轴水平），主镜指向不同俯仰角时最大倾斜变化量为８ ” ，偏心为０．０７０７ｒｌｌｍ，基本与分析结果吻合，达到了设计要求，表明这种柔性支撑系统具有很好的工程应用能力。

采用三点定位原理的反射镜支撑结构设计_崔永鹏

２．３定位点设计依据３设计了３个柔性铰链结构实现三点定位，在不过约束的前２１定位方式的三点定位约束形式，－－并可通过高精度修研实现微应力装配。其中，锥窝点柔性铰链限制三个方向的平移提下实现反射镜支撑，（；自身可实现三个方向微量的转角运动）自身可实现３个方向微量Ｖ型槽柔性铰链限制两个旋转自由度（；的转动及１个方向微量的平移）平点柔性铰链限制一个旋转自由度（自身可实现３个方向微量的转动及。２个方向微量的平移）柔性铰链结构如图６所示。

２三点定位原理转化及支撑结构设计
２．１三点布局采用３点周边支撑的结构形式，柔头依据三点定位原理的约束形式设计，均匀分布在反射镜周边的反射镜３个支撑点连接孔的中心线在反射镜中心点处相交，三个柔头的对外连接面在反射镜的周３点上，边外侧，可直接与相机机身连接。如图４所示。２．２反射镜结构其采用敞开式三角形孔轻量化形式，轻量化筋的布局方向与４００ｍｍ口径的ＳｉＣ反射镜如图５所示，。反射镜厚度为４质量为６．支撑点之间的连线方向相同，５ｍｍ，６ｋｇ由于采用周边三点的支撑结构，所以对反射镜自身的刚度要求较高。通过计算和分析，轻量化孔的边长为５加大轻量化孔会使反射镜刚度下降，反射镜受重力和温度影响时面型０ｍｍ时可以满足使用要求，
引言
柔性机构以体积小、无机械摩擦、无间隙、运动灵敏度高等优点得到越来越广泛的应用，在许多任务中
收稿日期：２０１２０４２５－－，作者简介：崔永鹏（男，河北省迁安人，硕士研究生，主要从事机械设计、机械制造等方面的研究。１９８１－）

Bipod反射镜支撑结构的柔度计算及分析

１引言
空间反射镜作为空间光学遥感器重要的组成部件，其面形质量对空间探测的效果有着重要的影响。恶劣的空间环境会导致反射镜面形精度降低，因此能够隔离附加载荷的反射镜支撑技术越来越受到重视。Ｂｉｐｏｄ柔性支撑结构的主要作用是有效定位反射镜以及卸载应力；同时能够保证反射镜组件具有良好的动态特性，以降低外界环境振动和冲击产生的影响。美国国家航空航天局的ＩＳＩＲ［１］光谱仪、ＳＮＡＰ［２］望远镜以及日本的ＡＳＴＲＯＦ［３］望远镜均采用Ｂｉｐｏｄ柔性结构对反射镜进行支撑。
第２６卷
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆ２０ ℃，ｔｈｅｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｍｉｒｒｏｒｓｕｒｆａｃｅａｃｃｕｒａｃｙｉｓ０．８．Ｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄ，ｔｈｕｓｐｒｏｖｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｂｉｐｏｄｆｌｅｘｉｂｌｅｓｕｐｐｏｒｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｏｎａｍｉｒｒｏｒｓｕｒｆａｃｅ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｆｌｅｘｔｕｒｅｓｕｐｐｏｒｔ；Ｂｉｐｏｄ；ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ；ｓｕｒｆａｃｅａｃｃｕｒａｃｙ；ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ
２．犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲狊，犅犲犻犼犻狀犵１０００４９，犆犺犻狀犪）犆狅狉狉犲狊狆狅狀犱犻狀犵犪狌狋犺狅狉，犈犿犪犻犾：狑狕０７０６１１＠１２６．犮狅犿
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｂｉａｘｉａｌｂｉｐｏｄｆｌｅｘｉｂｌｅｓｕｐｐｏｒｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂａｓｅｄｏｎｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｐａｒａｍｅｔｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆａｍｉｒｒｏｒｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｊｅｃｔｔｏａｍｂｉｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓ．Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｍｉｒｒｏｒｓｕｐｐｏｒｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄａｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｆｏｒｍｕｌａｆｏｒｔｈｅｌｅｇａｎｄｍｉｒｒｏｒａｓｓｅｍｂｌｙｗａｓｄｅｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅａｘｉａｌｓｕｐｐｏｒｔｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｕｎｌｏａｄｉｎｇａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｍｉｒｒｏｒ，ａｓｅｔｏｆｆｌｅｘｉｂｌｅｓｕｐｐｏｒｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｚｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｗｉｔｈａｄｉａｍｅｔｅｒｏｆ２００ｍｍ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｆｏｒｍｕｌａ，ｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｔｅｓｔｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｅｒｒｏｒｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｖａｌｕｅｓｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ１０％，ｕｎｄｅｒａｃｅｒｔａｉｎｆｏｒｃｅ．Ｔｈｅｆｉｒｓｔｏｒｄｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｔｅｓｔ，ｉｓ３５８．５Ｈｚ，ａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒｏｆｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｉｓ８．９％．Ａｔａ

扫描反射镜的支撑与面型精度的静力学分析

第２卷第１期５１
文章编号：０６—９４（０８１ —０８０１０３８２０）１００— ４
计
算
机
仿
真
２８１０年ｌ月０
扫描反射镜的支撑与面型精度的静力学分析
王俊善，翟林培丁亚林，，肖占全
（．１中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１０３２中国科学院研究生院，３０３；．北京１０３００９）
摘要：航空相机的扫描反射镜在自重和温度变化条件下，会产生反射镜支撑结构和反射面的应力变形，须对结构作受力分必析。利用ＭＣＮｔｎＭＣＰｔｎＳ／￣ｒ，Ｓ／ａａ有限元分析软件，ａｒ首先建立了反射镜支撑结构的有限元分析模型，并在此模型的基础上对比分析了刚性支撑和柔性支撑的面型精度，结果表明柔性支撑明显减小了反射镜的变形，达到了面型精度；最后分析了反射镜在固定空间位置时随温度的变形，以及在不同空间位置时，随温度的变化和在自重条件下的面型变化，析得出：分在扫描反射镜不同的工况中，反射镜均满足面型要求。以上分析表明，此反射镜的柔性支撑结构的设计，消除或减小了反射镜内的应力和变形，达到反射镜面型的变化不能大于［Ｖ６ｎＰ］＝３ｍ的预期目。标关键词：空相机；航扫描反射镜；支撑结构；面型精度；静力分析
ｒｎｔｅｐｐｒｃｅｔｄａｍｏｅｆｃｎｉｇｍｉｏｕｐｒｉｇｓｒｃｒｅａａｙｅｈｉｅｅｃｓｏｅｐａｅｐｅｉｉｎａ，ｈａｅｒａｅｄｌｏａｎｎｒｒｓｐｏｔｔｔｕ，ｎｌｓｄｔｅｄｆｒｎｅｆｔｌｎｒｃｓｏｓｒｎｕｈｂｗｅｎｒｇｄａｄｆｘｂｅｓｐｏｔｇｓｒｃｕｅｔｅｏｎｅｕａｅｌｔｒｍｉｉｈｄｔｅｄｓｏｉｎｃｅｌｎａ— ｅｅｅｉｎｅｉｌｕｐｒｉｔｕｔｒ，ｎｐｉｔｄｏｔｔｔｈａｔｎｓｅｈｉｒｏｌａｙａｄｓｔｌｎｈｈｔｅｔｔｒｉｆｄｔｅｒｑｉｍｅｔｆｐａｅｐｅｉｏｓｅｈｅｕｒｎｌｒｃｓｎ．Ｆｎｌ，ｉａａｙｅｈｉｔｒｏｆｈｌｒｔａｈｎｅｌｎｉｈｉｅｏｎｉｉａｌｙｔｎｌｓｄｔｅｄａｏｔｎｏｅｍｉｏｈｔａｇｄａｏｇｗｔｔｅｉｔＴｃｈｔｍｐｒｔｒｈｎｅｅｃＴｅｒｓｈｉｄｃｔｓｔａｈｒｒｓｔｆｄｔｅｒｑｉｍｅｔｏｌｎｒｃｓｏ，ｈｎｃｍｅａｅｅａｕｅｃａｇ，ｔ．ｈｅｕｎｉａｅｈｔｅｍｉｒａｉｅｅｕｒｔｏｓｉｈｅｎｆｐａｅｐｅｉｎｗｅａｒｉｗｒｅｎｄｆｒｎｏｄｃｓｓＴｅａｏｅａａｙｉｓｏｓｔａｅｉｌｕｐｒｎｔｃｕｅｅｉｎｔｄｏｅｕｅｈｏｋｄｉｉｅｅｔｌａａｅ．ｈｂｖｌｓｓｈｗｈｔｘｂｅｓｐｔｇｓｒｔｒｌｎｌｆｏｉｕｍｉａｅｒｒｄｃｄｔｅ

中小型球面反射镜柔性支撑优化设计

中小型球面反射镜柔性支撑优化设计王文攀;吕天宇;刘祥意;范磊【摘要】结合工程需求,介绍了中小型反射镜支撑方法,对比各种方法的优劣和使用范围,重点阐述了柔性半运动学支撑的原理和设计方法,并运用该原理对一块口径为φ316mm的双曲面反射镜支撑进行柔性优化分析、设计、装调和检测.首先双曲面反射镜轴向采用3点柔性杆支撑,径向采用心轴支撑,并设计防转机构,以实现自由度完全约束;其次运用有限元方法对支撑结构优化设计;最后用4D干涉仪对双曲面反射镜光轴水平工况进行检测.检测结果显示,光轴水平时反射镜面型精度为0.0268λ,与加工后裸镜面型误差为0.0222λ,误差率为5.5％,基本跟有限元分析吻合,验证了理论设计和有限元分析的正确性.设计的反射镜支撑性能稳定可靠,达到预期效果,为中小型反射镜支撑提供参考.【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(042)003【总页数】4页(P7-10)【关键词】双曲面反射镜;柔性支撑;有限元分析;面型精度RMS【作者】王文攀;吕天宇;刘祥意;范磊【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春 130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春 130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春 130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春130033【正文语种】中文【中图分类】TH74随着光学事业的发展和人类探索宇宙不断深入，地基望远镜的口径也越来越大。

国外主镜口径为4m～8m级的地基望远镜已经成熟，更大口径的望远镜正趋于成熟，目前世界上最大的在建地基望远镜包括由欧南台研制的42m ELT［1］和由美国加州大学联合加拿大、中国、日本、韩国和印度共同研制的30m TMT［2］。

国内自主研发的4m望远镜正处于研制阶段，距离工程化应用还有一段距离，2m望远镜也刚刚完成应用，更多的则是1m及以下的中小口径光学探测［3］。

空间反射镜背部双脚架柔性支撑结构设计

第41卷第1期2017年1月激光技术LASER TECHNOLOGYVol.41,No.1January,2017文章编号：1001-3806(2017)01-0141-05空间反射镜背部双脚架柔性支撑结构设计周宇翔，沈霞(中国科学院上海技术物理研究所，上海200083)摘要：为了满足空间反射镜温度适应性好、结构紧凑的要求,采用有限元分析方法，以超低膨胀系数玻璃空间反射镜（0355mm)为支撑对象，设计了一种背部双脚架柔性支撑结构。

首先研究了双脚架支撑的基本设计原则，从自由度角度分析了双脚架支撑结构相对背部3点支撑结构的优势。

然后针对支撑结构尺寸参量、柔性铰链结构尺寸参量对面型精度的影响进行了仿真分析和优化设计，提出支撑脚延长线交点位置应作为背部双脚架支撑的关键设计参量，与粘接位置分别设计。

结果表明，优化设计后的背部双脚架柔性支撑结构温度适应性好，能够有效卸载温度变化引人的附加载荷，同时具有较好的支撑效果和动态刚度;反射镜支撑后面形精度均方根值为3.68mn，组件的1阶频率达到123.41Hz，满足设计要求。

该研究对未来背部双脚架支撑结构设计具有借鉴意义。

关键词：光学设计;双脚架柔性支撑;有限元分析;空间反射镜中图分类号：TN202 文献标志码：A doi：10. 7510/jgjs. issn. 1001-3806. 2017. 01. 029Structure design of backside bipod flexure mount for space reflectorZHOU Yuxiang,SHEN Xia(Shanghai Institute of Technical Physics,Chinese Academy of Sciences,Shanghai200083, China)Abstract：To satisfy the requirement of thermal adaptability and limited space, a kind of bipod flexure mounts for space reflector ( 0355m m) made of super low expansion coefficient glass was designed by finite element analysis (FEA)method. Firstly, the basic design principles of bipod flexure were studied. The advantage of bipod structure, compared with three points backside structure, was discussed from the view of freedom. Secondly, simulation analysis and optimization design were carried out for the influence of dimension parameters of support structure and flexure hinge on the surface figure accuracy. The intersection position of supporting foot extension line should be the key design parameters and the bonding position should be designed respectively. The results indicate that backside bipod flexure mounts after improved design has fine thermal adaptability and can effectively discharge the load caused by thermal variation, and has fine supporting ability and dynamic stiffness at the same time, root mean square of surface figure accuracy reaches 3. 68nm, after reflection mirror mounting, and the first order frequency of assembly is 123.41Hz. The data can meet the design requirements. This study can supply the meaningful reference for future structure design of backside bipod mounts.Key words：optical design；bipod flexible mount；finite element analysis；space reflector引言随着用户对遥感仪器需求的提高，能够适应恶劣空间温度环境的反射镜支撑技术越来越成为关注的重点。

2m SiC反射镜柔性被动支撑系统

2m SiC反射镜柔性被动支撑系统王富国;乔兵;张景旭【摘要】针对2m SiC反射镜在地基望远镜中的应用,结合SiC反射镜热膨胀系数大、重量轻的特点,设计了柔性被动支撑系统.该系统底支撑w hiffletree结构中的支撑杆采用柔性细杆,侧支撑杆采用柔性铰链结构,从而使底支撑系统和侧支撑系统分别起支撑作用,不但保证了主镜良好的位置误差和形状误差还很好地消除了装配应力和热应力.对在支撑系统作用下反射镜进行了静力学分析、热力学分析和模态分析,并通过面形检测和主镜倾斜与平移检测验证了分析结果.检测显示:反射镜面形(RMS)达到λ/40(光轴竖直)和λ/16(光轴水平),主镜指向不同俯仰角时最大倾斜变化量为8″,偏心为0.0707 mm,基本与分析结果吻合,达到了设计要求,表明这种柔性支撑系统具有很好的工程应用能力.%To apply SiC mirror in a ground-based telescope ,a flexible passive support system was de-signed on its high thermal expansion coefficient and high rigidity .In this system ,a thin and long flex-ible rod was used in the axial support whiffletree structure and a flexure joint rod wad used in the lat-eral support structure .By w hich ,the axial support structure and the lateral support structure could support the system respectively .This structure not only allows the primary mirror to be a good posi-tion and a shape but also easily eliminate assemble stress and thermal stress .The static analysis ,ther-mal analysis and modal analysis for the mirror were performed under the support system ,and then the analytical results were verified by a surface test ,mirror inclination test and a displacement test .The test result of the primary mirror shows that the surface error (RMS) is λ/40(the optical axis is verti-cal) and that (RMS )isλ/16 (the optical axis is horizontal ) ,the maximum inclination change of the primary mirror at different pitch angles is 8 "and the displacement is0 .0707 mm .The test results are basically consistent with the analysis results ,meeting the design requirements .It shows that this flexible passive support system has good engineering feasibility .【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2017(025)010【总页数】8页(P2591-2598)【关键词】SiC反射镜;柔性;被动支撑系统;whiffletree;A-frame【作者】王富国;乔兵;张景旭【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033【正文语种】中文【中图分类】TH743;TH703随着国内大口径SiC反射镜制造能力的不断增强，大口径SiC反射镜以其接近净尺寸成型的轻量化能力开始在地基望远镜中得到应用，国内外众多学者开展了相关研究。

空间光学遥感器反射镜柔性支撑的设计

中图分类号：４．；Ｖ４３５ＴＨ７３０
文献标识码：Ａ
ｄｉ１．７８．８３
Ｄｅｉｎｏｌｘｂｅｓｐｒｔｕｔｒｆｒｆｅｔｒｉｐｃｅｏｅｓｎｏｓｇｆｆｅｉｌｕｐｏｔｓｒｃｕｅｏｅｌｃｏｎｓａｅｒｍｔｅｓｒ
空间光学遥感器反射镜柔性支撑的设计
王忠素，岩，贵，帆，翟梅江程志峰
（．１中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１０３；３０３２中国科学院研究生院，．北京１０３）００９
的力热模拟件进行力学试验，到的结果显示其３个方向的基频分别达到２４Ｈｚ２０Ｈｚ３０Ｈｚ得６，９和２。这些结果表明，该柔性支撑结构设计方案是合理可行的。
关键词：间遥感器；射镜；空反柔性支撑；化设计优
摘要：降低光学遥感器反射镜在复杂且恶劣的空间环境下的面形误差，计了一种柔性支撑结构，反射镜在具有良为设使
好的热尺寸稳定性的同时结构刚度满足力学要求。针对某长圆形光学反射镜组件，过设置柔性铰链的厚度、薄处厚通最度和柔性铰链圆弧半径３个特征参数，柔性铰链进行合理的结构设计。采用有限元法对反射镜组件在力热耦合状态对

三种支撑方式下反射镜镜面静力分析

较前两种支撑方式，钢带支撑较为可行．关键词：反射镜；有限元；应力；位移变化
中图号：ＴＨ１２文献标志码：Ａ文章编号：１６７３ — ９９６５（２０１６）１０ — ０７８１ — ０５
ｋｉｎｄｓｏｆｓｕｐｐｏｒｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ：ｃｉｒｃｌｅｓｕｐｐｏｒｔ，ｔｈｒｅｅ — ｐｏｉｎｔｓｕｐｐｏｒｔａｎｄｓｔｅｅｌｂｅｌｔｓｕｐｐｏｒｔ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗａｙｓｏｆｓｕｐｐｏｒｔ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｍｉｒｒｏｒｆｏｒｃｅａｒｅｓｅｔ．Ｆｏｒｒｉｎｇｓｕｐｐｏｒｔ，ｔｈｅｗｈｏｌｅｃｉｒｃｌｅｉｓｒｅｓｔｒａｉｎｅｄ，ｆｏｒｔｈｒｅｅ — ｐｏｉｎｔｓｕｐｐｏｒｔ，ｔｈｒｅｅｐｏｉｔｓｏｆａｃｉｒｃｌｅａｒｅｒｅｓｔｒａｉｎｅｄ，ｆｏｒｓｔｅｅＩｂｅｌｔｓｕｐｐｏｒｔ，ｔｈｅｂｏｔｔｏｍｃｉｒｃｌｅｉｓｆｉｘｅｄｔｏｒｅｓｔｒａｉｎｉｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗ：Ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｒｅｆｌｅｃｔｏｒｗｉｔｈｒｉｎｇｓｕｐｐｏｒｔｉｓ０．００４４ＭＰａ，ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｏｆｒｅｆｌｅｃｔｏｒｗｉｔｈｔｈｒｅｅ — ｐｏｉｎｔｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｉｓ０．０４７７ＭＰａ，ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｏｆｒｅｆｌｅｃｔｏｒｗｉｔｈｓｔｅｅｌｂｅｌｔｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｉｓ０．０２４５ＭＰａ．Ｉｔｉｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｌｏｕｄｏｆｍｉｒｒｏｒｃｈａｎｇｅｓｉｎ