大口径主反射镜支撑结构设计
大口径铝合金主反射镜设计与分析
大口径铝合金主反射镜设计与分析李全超;李蕾;谭淞年;张洪伟【摘要】针对铝合金材料,设计了大口径红外相机主反射镜,反射镜口径420 mm.以径厚比、支撑点数量和轻量化结构形式为输入点,设计了一种背部开放式、三角形轻量化结构和背部3点支撑的结构形式.通过有限元分析软件对反射镜的动态刚度及自重和温度载荷下的面形变化进行了分析.分析结果表明:反射镜具有高的动态刚度,反射镜自重工况和-40℃均匀温降下,面形精度RMS分别为30 nm和0.2 nm,均满足光学设计提出的λ/10(λ=632.8 nm)指标要求,为大口径铝合金反射镜的设计提供了理论依据.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2016(037)003【总页数】5页(P337-341)【关键词】红外相机;铝合金反射镜;大口径;轻量化;有限元分析【作者】李全超;李蕾;谭淞年;张洪伟【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院航空光学成像与测量重点实验室,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院航空光学成像与测量重点实验室,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院航空光学成像与测量重点实验室,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院航空光学成像与测量重点实验室,吉林长春130033【正文语种】中文【中图分类】TN203;TH745随着光学领域科技的进步，航空载荷对光学元件提出了更高的要求。
分辨率的不断提高，导致其载荷焦距、视场角、主镜口径的不断增大，使得光学系统在设计、加工制造、装调方面的难度日益增大[1]。
大口径主反射镜是光学系统提高成像质量的关键部件之一。
主反射镜的材料、结构以及支撑方式，关系着反射镜的力学和热稳定性，因此在设计过程中有必要对它们进行考虑[2]。
作为反射镜的主材料之一，铝合金材料有着自己独特的优势。
可以利用现有的加工工艺，如车、铣、磨等，对反射镜的基体结构进行快速加工，使得铝合金材料易于成型的优点得到充分地发挥[3]。
大口径反射镜轻量化及其支撑结构设计
大口径反射镜轻量化及其支撑结构设计李畅;何欣【摘要】为了满足大口径（800mm ×400mm）矩形轮廓反射镜的结构稳定性设计要求，采用背部3点支撑方式，基于Bipod原理，为某超宽覆盖空间的相机主镜设计了一种新型柔性支撑结构。
分析了反射镜各结构参量对其质量和刚度的影响，选取其中影响较大的参量作为设计变量，对镜体轻量化结构进行了优化设计，并进行了有限元分析。
结果表明，优化设计后的反射镜组件具有较好的力学适应性、温度适应性和动态刚度。
振动试验结果与有限元分析结果相符，证明了其准确性。
%In order to satisfy the structure stability of a large rectangle mirror (800mm ×400mm), a novel flexible supporting structure of space camera primary mirror with super wide coverage was designed by Bipod principlein which three supporting points were adopted in backside of themirror .The influence of the structure parameters on the mass and stiffness of the mirror was analyzed .The parameters which had significant effect were chosen as the design variables and the optimization design of mirror lightweight structure was carried out .The finite element analysis was conducted .The results indicate that the mirror structure has better mechanical adaptability , thermal adaptability and dynamical stiffness .The results of finite element analysis are consistent with the results of vibration test .【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】4页(P337-340)【关键词】光学制造;结构设计;大口径反射镜;轻量化;支撑结构【作者】李畅;何欣【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; 中国科学院大学，北京100049;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】TN202引言随着科学技术的不断发展以及对地观测要求的不断提高，高分辨率、宽覆盖的空间相机逐渐成为光学遥感器的发展趋势，因此，通常采用具有长焦距、大口径、大视场等特点的离轴三反光学系统［1-2］。
大口径空间反射镜大容差支撑结构设计与优化
ｓｕｐｐｏｒｔ ｔｈｅ ｍｉｒｒｏｒ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｅｒｅ ｔｈｅｎ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｕｓｉｎｇ ｉＳＩＧＨＴ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍｉｎｉｍｕｍ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｏｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ（ＲＭＳ）ｉｎ ｎｉｎｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ ａ ０．０１－ｍｍ
大口径超轻型反射镜定位和支撑方案研究
大口径超轻型反射镜定位和支撑方案研究大口径超轻型反射镜定位和支撑方案研究摘要：本文研究了大口径超轻型反射镜的定位和支撑方案。
首先介绍了大口径超轻型反射镜的应用和优势，并对反射镜的制造工艺进行了简介。
然后详细叙述了反射镜的定位和支撑方案，包括定位精度、支撑方式、支撑结构等方面。
最后结合实际情况，分析了反射镜在使用过程中可能出现的问题，并提出了相应的解决方案。
关键词：反射镜；大口径；超轻型；定位；支撑1. 引言大口径反射镜在太空望远镜和地面望远镜中广泛应用。
比如，在太空望远镜中，远程观察需要高精度反射镜作为光学透镜。
而在地面望远镜中，大口径反射镜可以避免大气湍流的影响，提高观测质量。
然而，大口径反射镜制作难度大，且重量较大，需要精确的定位和支撑方案。
2. 大口径超轻型反射镜的制造工艺超轻型反射镜是近年来研究的一种新型反射镜，主要依靠材料技术的进步和制造技术的提高，将传统的玻璃反射镜转化为轻型复合材料的反射镜。
相比传统反射镜，超轻型反射镜具有重量轻、成本低、精度高等优势。
其制造过程主要包括设计、模具制作、复合材料成型、热处理等步骤。
3. 反射镜的定位和支撑方案反射镜的定位和支撑是反射镜系统中重要的技术难点。
该部分涉及定位精度、支撑方式、支撑结构等方面。
3.1 定位精度精确定位是保证反射镜高精度调焦的重要环节。
为了提高定位精度，需要将反射镜的形状和位置信息反馈到控制系统中，通过反馈控制实现定位。
目前常用的定位方式包括焦距变化法、偏置法和相位控制法等。
其中，相位控制法是一种高精度和实时性较好的方法。
3.2 支撑方式反射镜支撑方式的选择是影响系统稳定性和成像质量的重要因素。
目前主要的支撑方式包括三点支撑、四点支撑、分段支撑等。
其中，四点支撑是一种简单有效的支撑方式，可以保证反射镜稳定性和成像质量。
3.3 支撑结构支撑结构的设计需要考虑反射镜的形状、尺寸和重量等因素。
常用的支撑结构包括刚性支撑和柔性支撑。
刚性支撑适用于大口径反射镜，它能够保证反射镜的形状保持不变，但在振动环境下容易破坏反射镜。
阵列式大口径反射镜背支撑结构
的ｌ 』 Ｊ 【 Ｊ 工误 差有 关 。安装 膨胀 芯轴 前后 的 ６ １ ０ ｍｍｘ ４ ４ ０ ｍｍｘ ８ ５ ｍｍ Ｋ９镜 的镜 面变 形测试 （ Ｉ 划
中 国工 程 物 理 研 究 院 科 技 年 报
陈 晓娟
高级 工程 师
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阵列式 大 口径反射镜 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ支撑结构
兆 焦 耳级 Ｉ Ｃ Ｆ装 靶场 传输 光 路采 『 ｆ Ｊ 阵列 式集 束排 布 ，光束 数量 多、『 ｝ Ｊ Ｊ 距 小（ 约７ ０ ｉ ｆ ｌ ｍ） ， 求靶 场 干 余块 父 系剑打 靶 精度 （ ５ ０ ｍ） 和能 量 的人 ｕ 化输 反射 镜 采 Ｊ ｛ ｊ 阵 列式 背 支撑 结 构 形式 支撑 ， 【 … 叫内现 有装 Ｉ ， ｌ 勺 反 射镜 支撑 结 构均 为 火 持支 撑 方 』 弋 ， 日前 国 １ 人 Ｊ 埘此 类 人 【 ＿ Ｉ 背 支撑 结 构 尚 末进 系统 研
镜 片 件 由 Ｋ９光学 镜 片 、膨 胀 芯轴 、背 部连接 板 、柔 铰 链和 背 板组 成 。颅 先 镜 片 背 』 Ｊ １ 三 ｌ
个； ＝ Ｉ ｉ ｆ ４ Ｌ ，安装膨 胀 芯４ ＝ ｝ ｛ ｛ Ｊ 沉 孔 中 ，膨 胀 芯轴 连接 镜 片和 背 『 ｝ 【 ｊ 连接 板 ，背 部连接 板 ｊ 背板 之 间通 过 求性铰
链连接 。
设 汁 １ 将 反 射 镜组 什 的稳 定性 设 汁指 标（ 环境 输 入功 率 谱密度 为 ｌ × ｌ ０ 。 ｇ ２ ／ Ｈｚ （ １ ～ ２ ０ ０ Ｈ ｚ ） ） 【 Ｉ 、 ｆ ，镜
大口径光电经纬仪主反射镜支撑结构设计
ｍｉ ｒ ｒ ｏ ｒ ｏ ｆ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ａ ｐ ｅ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｄ ｏ ｌ ｉ ｔ ｅ
Ｓ ＡＮ Ｘｉ ａ ｏ — ｇ ａ ｎ ｇ ， ， Ｓ ＵＮ Ｎｉ ｎ ｇ ， ＺＨ ＵＯ Ｒｅ ｎ — ｓ ｈ ａ ｎ ， ＱＩ ＡＯ Ｙａ ｎ — ｆ ｅ ｎ ｇ
结 构 进 行 了研 究 。分 析 了现 有 轴 向 和 径 向 支撑 结 构 的 局 限 性 ， 提 出 了适 用 于 大 口径 主 镜 的新 的轴 向和 径 向支 撑 结 构 ， 并
阐述 了该 支 撑 结 构 的 工 作 原 理 和 优 势 。 利 用 有 限 元 分 析 软 件 建 立 了 主 镜 的参 数 化 模 型 ， 优 化 了主 镜 轴 向支 撑 点 和 径 向 支 撑 点 的位 置 ， 并 分 析 了主 镜 光 轴 在 竖 直 和 水 平 位 置 两 个 极 限状 态 下 的 面形 误 差 ， 计 算 得 到 了 主 镜 在 竖 直 状 态 下 面 形 误
第２ １卷
第１ ２期
光 学 精 密 工 程
Ｏｐｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎｄ Ｐｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏｎ Ｅｎｇ ｉ ． １ ２
Ｄｅ ｃ ． ２０１ ３
２ ０ １ ３年 １ ２月
文章编号
１ ０ ０ ４ — ９ ２ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） １ ２ — ３ １ １ １ 一 Ｏ ７
（ １ ． Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ｓ ， Ｆｉ ｎ ｅ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ １ ３ ０ ０ ３ ３ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ３ ９ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
大口径空间遥感相机主反射镜支撑设计
ｔ ｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ｖ ｒ ｉｉａ ｉ ｈｅ ｓ ｒ ａ ｅ ｐｒ ｃｓｏｎ ｏｆｔ ｒｍ ａ ｙ ｍｉｒ ｒｗａ ｅ ｅ ｅ ａ ｕ ｅｄｉ ｅ ｓｆｃ ｔｏｎ ｏｎ ｔ ｕ ｆ ｃ ｅ ｉｉ ｈｅ ｐ ｉ ｒ ｒ ｏ ｓ ｒ ｄｕｃ ｄ ｕｎｄ ｒｐｒ ｃ ｎｄ — ｅ ｅ ｅ ｏ ｉ ｔｏｎ ｏｆ ｎｓ ｉ ｓ ｐｐ ｔ ｉ ｄｉｙ， ａ ｅ ｄｕｒ ｎ ｅ ｆ ｍｐａ ｔ ｎｄ ｉ ｒ ｔｏ ｗａ ｅ ｓ ｒ ｄ ｉ ｅ ｕｒｎｇ ｕ ｏｒ ｒｇｉ ｔ ｎｄ ｎ ａ ｃ ｏ ｉ ｃ ａ ｌｂ ａ ｉ ｎ ｓ ｎ ｕ ｅ ｄｕ ｉ ｔ ｒｎｇ ｈｅ
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第 １ 卷 ６
第 ９期
光 学 精 密 工 程
Ｏ ｐ ｉｓａ ｅ ｉｉｎ ｇｉ ｅ ｉ ｇ ｔｃ ｎｄ Ｐｒ ｃｓｏ Ｅｎ ｎｅ ｒｎ
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ ９ １１ ．
Ｓｅ ２０ ｐ． ０８
２０ ０ ８年 ９月
文章编号
１ ０ —２ Ｘ（ ０ ８ ０ —６ ２ ０ ０ ４９ ４ ２ ０ ） ９ １ ４ — ６
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｏｒ ｅ ｏ ｒ ｄ ｅ ｔ ｎ ｌ ｎｃ ｓｒ ｃ ：Ｉ ｄ ｒ ｔ ｅ ｕｃ ｈｅ ｉ ｆｕｅ ｅ Ｏ｛ｏ ｓｄ ｏａ ｎ ｔ ｕｒａ ｅｐｒ ｃ ｓｏ ｆｐ ｉ ａ ｙ ｍ ｉｒ ｒ ｉ ｕｔ ｉ ｅ Ｉ ｄ ｏ ｈｅ ｓ ｆ ｃ ｅ ｉ ｉ ｎ ｏ ｒｍ ｒ ｒ ｏ ｎ ａ ｓ ｃ ｅ ｏ ｅ ｓ ｎｓｎｇ ｃ ｍｅ ａ， ｅ ｉ ｎ ｉ ａ ｏ ｄ ｔｎ ｖ ｒ ｅ ｆｅ ｉ ｅ ｓ ｐｏ ｔ ｓ ｒ ｔ ｒ ｓｔ ｅ ｔ ｉｔ ｐａ ｅ ｒ ｍ ｔ ｅ ｉ ａ ｒ ａ ｄ ｓｇ ｄｅ ｆａ ｏｐ ｉ ｇ ｄｉ ｅ ｓ ｌ ｘ ｂｌ ｕｐ ｒ ｔ ｕｃ ｕ ｅ ｏ ｒ ｓ ｒｃ
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]。
空间相机大口径主镜支撑结构设计
定 了柔性 支撑 结构 。利用各种环境 试验 ，证 明该 支撑结构 一阶模 态可 以达到近 ２０Ｈ ，具 有较 高的动 态刚 ０ ｚ
度 ；同时，该 支撑结构对装配应力与热应力具有较 大的适应 能力，既能够在较大温度范 围内保证镜 面面形不
变化 ，又能够保证主镜面形在重力载荷 变化时达到指标 Ｒ 值 为 ００ Ａ （ ＝ ３ ． ｎ ＭＳ ． ２ Ａ ６ ２８ ｍ）的要 求 ，为空间相机
ｆｒ ｔ ｅ ｓ ａ ｅ ｃ ｍｅ ａ Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｐ ｅ ｅ ｔ ｔ ｅ ｐ ｏ ｌｍ ｈ ｔｔ ｅ ｂ ｌ ｈ ｎ ｅ ｓ ｐ ｏｔ ｇ ｓ ｕ ｔ ｒ ｆａ ｃ ｒ ｉ ｙ ｅ ｏ ０ ｐ ｃ ａ ｒ ． ｈ ｓ ａ ｅ ｒ ｓ ｎ ｓ ｈ ｒｂ ｅ ｔ ａ ｈ ａｌ ｉｇ ｕ ｐ ｒ ｎ ｔ ｃｕ ｅ ｏ ｅ ａｎ ｔｐ ｆ ｈ — ｉ ｒ ｔ ｐ ｉ ｒ ｎｏ ｉ ｅ ｄ ｔ ｔ ｅ ａｔ ｍａｉ ｗｈ ｎ ｔ ｅ ｅ ｔ ｒ ａ ｃ ｎ ｉ ｏ ａ ｉｓ Ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ａｌ ｒ ｙ ｍｉ ｒ ｗ ｌ ｌａ ｏ ｈ ｓ ｇ ｔ ｍ ｅ ｈ ｘｅ ｎ ｌ ｏ ｄ ｔ ｎ ｖ ｒ ． ａ ｅ ｎ ｔｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｔｅ ｂ ｌ— ｍａ ｌ ｉ ｓ ｉ ｅ ｈ ｎ ｅ ｓ ｐ ｏ ｉ ｇ ｓ ｃｕ ｅ ａｎ ｖ ｌ ｅ ｕ ｅ ｓ ｐ ｏ ｉ ｇｓｒ ｃｕ ｅ ｗ ｓｄ ｖ ｌｐ ｄ ａ ｄ ｏ ｔ ｚ ｄ ｗ ｔ ｕ ｒ ａ ａ ａｙ ｉ． ｉ ｇ ｕ ｐ ｒ ｎ ｔ ｔ ｒ ， ｏ ｅ ｘ ｒ ｕ ｐ ｒ ｎ ｔ ｔ ｒ ａ ｅ ｅｏ ｅ ｎ ｐ ｉ ｅ ｉ ｎ ｍｅ ｉ ｌ ｎ ｌｓｓ ｔ ｕ ｒ ｌ ｆ ｔ ｕ ｍｉ ｈ ｃ Ｓ ｍｅ ｅ ｖｒ ｎ ｎ ｘ ｅｉ ｎｓ ｗ ｒ ｏ ｄ ｃ ｅ ， ｎ ｈ ｅ ｕ ｔ ｄ ｍｏ ｓｒｔｄ ｔ ａ ｔｅ ｓ ｐ ｏ ｉ ｇ ｓｒ ｃｕ ｅ ｈ ｄ ｌｒ ｅ ｏ ｎ ｉ ｍｅ ｔｅ ｐ ｒ ｏ ｍｅ ｔ ｅ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｅ ｎ ｔ ｅ ｈ ｔ ｈ ｕ ｐ ｒ ｎ ｔ ｔ ｒ ａ ａ ｇ ｓ ａ ｔ ｕ ｄ ｎ ｍｉ ｓ ｆ ｅ ｓ ｎ ａ ｅ ｅ ｕ ｔｂ ｅｆｒｔ ｅａ ｓ ｍｂｙ ｓ ｅ ｓａ ｄｔ ｅ ｍａ ｔ ｓ． ｈ ｓ ｌｘ ｒ ｕ ｐ ｒ ｎ ｔ ｃｕ ｅ ｙ ａ ｃ ｔ ｆ ｓ ，ａ ｄ ｗ ｓｂ ｔ ｒ ｉ ｌ ｈ ｓｅ ｌ ｔ ｓ ｎ ｒ ｌ ｒ ｓ Ｔ ｉ ｆ ｕ ｅ ｓ ｐ ｏ ｉ ｇｓｒ ｔ ｒ ｉｎ ｔ ｓ ａ ｏ ｒ ｈ ｓｅ ｅ ｔ ｕ
大口径主反射镜支撑结构设计
大口径主反射镜支撑结构设计关英俊;辛宏伟【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2010(37)12【摘要】大口径空间反射镜支撑技术是空间相机研制中的关键技术之一.从保证反射镜组件刚度、强度和热尺寸稳定性的角度出发,对某型卡塞格林系统中980 mm 口径主反射镜支撑结构进行了设计.提出采用背部六点支撑,三点为主另外三点为辅的支撑方案,通过在支撑结构中设置柔性环节,从而解决了大口径主反射镜在自重作用下面形精度满足要求而在温变栽荷作用下面形精度严重超差的问题.利用有限元分析软件进行了主镜组件的静、动态刚度及热尺寸稳定性分析,并在分析的基础上对支撑结构中的柔性环节结构参数进行修正,在保证支撑刚度的同时降低了重力、装配应力和热应力对面形精度的影响.分析和试验结果表明,主镜在重力和4℃均匀温升载荷下面形精度达到PV<λ/10,RMS<M50(λ=632.8 nm),主镜组件-阶固有频率为116Hz,动力学环境下最大应力65MPa,各项指标完全满足光学系统对主反射镜的设计要求.【总页数】6页(P1-5,24)【作者】关英俊;辛宏伟【作者单位】长春工业大学,机电工程学院,长春,130012;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】TH761【相关文献】1.大口径光电经纬仪主反射镜支撑结构设计 [J], 伞晓刚;孙宁;卓仁善;乔彦峰2.大口径长焦距平行光管主反射镜支撑与调整机构的研究 [J], 叶露;王肇勋3.大口径光学遥感器主反射镜支撑设计 [J], 樊延超;柴方茂4.大口径动态扫描反射镜背部悬浮支撑结构设计 [J], 张翼;靳国华;姜勇;彭涛5.大口径空间反射镜大容差支撑结构设计与优化 [J], 郭疆;朱磊;赵继;龚大鹏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
超大口径反射镜镜面—支撑耦合系统的分级布局优化
力下，面形精度 RMS 值为 11.58 nm，均满足设计指标。
第二部分是支撑刚度和支撑位置分级布局优化。分析了静压支撑单元的刚度差异
对反射镜面形精度的影响。提出了自适应几何更新的支撑单元刚度和支撑位置分级布
式定标流程，并将主动校正技术应用在了光学加工支撑当中。针对布局优化后的等力
静压支撑系统进行了主动校正，使面形精度 RMS 值从 8.3 nm 降为 6.3 nm，得到了更
优的加工支撑面形精度。
关键词：布局优化 原位支撑 反射镜 液压 Whiffletree 主动光学
I
Abstract
Abstract
results meet the design requirement.
The second part is the joint optimization of support stiffness and support position. The
effect of the difference in the PHSUs' stiffness on the mirror surface errors is analyzed. the
optimization. After active correction, the RMS was reduced from 8.3 nm to 6.3 nm, resulting
II
Abstract
in better processing support accuracy.
Key words：layout optimization in-situ support mirror
大口径光学遥感器主反射镜支撑设计
ａ ｄ ｄ ｓｒｂ ｔ ｎ ａ ｅ ａｓ ｎ ｌｚ ｄ ａ ｄ ｏ ｔ ｚ ｄ ｕ ｉｇ ｆｎｔ ｌｍｅ ｔｍｅ ｈ ｄ ｎ ｉｔ ｕ ｉ ｒ ｌｏ ａ ａｙ ｅ ｎ ｐｉ ｅ ｓｎ ｉ ｅｅ ｎ ｔｏ ．Ｃｏ ｉ ｉｇ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓｏ ａｇ ｉ ｏ ｍｉ ｉ ｅ ｍｂ ｎｎ ｈ ｈ ｒｃｅ ｔｃ ｆｌｒ ｅ ｉ
结 合 大 口径 反 射镜 的特 点 加入 侧 面辅 助 支撑 ，得 到 了理 想 的 面形 精 度 。 关键 词 ：大 口径 主反 射 镜 ；组 合 支撑 ；工程 分 析 中 图分 类 号 ：Ｔ ７ ３ Ｈ ０． ３ 文献 标 识 码 ：Ａ
ＤＯＩ １ ．７ ８ ０ＭＥＩ２ １ ２ ０ ０ ６ ： ０３ ８ ／ ０ ０ ７ ５．０１
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ａｓｔ ｅ ｋ ｙ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｆｏ ｔｃ ｌｒ ｍｏｅ ｓｎ ｏ ，ｔ ｅ ｓ ｒａ ｅ ｐ ｅ ｉｉｎ ｏ ｒｍａｙ ｍｉｒｒ ｉ ａ ｔ ｍａ ｉｇ ｈ ｅ ｏ ｏ ｅ ｔｏ ｐ ｉａ ｅ ｔ ｅ ｓ ｒ ｈ ｕ ｆｃ ｒｃ ｓｏ ｆｐ ｉ ｒ ｒｏ ｍｐ ｃｓｉ ｇ ｎ ｑ ａｉｙ ｄ ｒｃｌ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｆｉ ｕ ｐ ｒ ｓｒ ｃｕ ｅ ｉ ｔ ｅ ｋ ｙ ｔｃ ｎ ｌｇ ｆｏ ｉａ ｅ ｔ ｅ ｓ ｒ ｕ ｌ ｉｅ ｔ ｔ ｙ ｎ ｈ ｅ ｉｎ ｏ ｔ ｓ ｐ ｏ ｔ ｔ ｔｒ ｓ ｈ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｐｔ ｌｒ ｍｏｅ ｓ ｎ ｏ ．Ｔｈ ｕ ｐ ｒ ｓ ｕ ｃ ｅ ｓｐ ｏｔ ｓｒ ｃｕ ｅ ｏ ｒｍａ ｒｏ ｔ ａ ｇ ｐ ｒｕ ｅ ｉ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ． Ｎｕ ｅ ｆｓ ｐ ｏｔｐ ｉｔ ｎ ｔ ｏ ａ ｔ ｔｒ ｆｐ ｉ ｒ ｍｉｒｒｗｉｈ ｌｒ ｅ ａ ｅ ｔｒ ｓｒ ｓ ａｃ ｅ ｉ ｈｓ ｐ ｐ ｒ ｕ ｙ ｍｂ ｒｏ ｕ ｐ ｒ ｏ ｎｓ ａ ｄ ｉ ｌｃ — ｓ
大口径反射镜及其支撑结构设计
Ｖ０． ｏ １ ３３ Ｎ ．２
Ａ Ｄ ． １２ ｒ ２Ｏ
大 口径 反 射 镜 及 其 支撑 结 构设 国科 学 院 长 春 光 学 精 密 机 械 与 物 理 研 究 所 ，吉林 长 春 中 １０ ３ ） ３ ０ ３
摘 要 ： 出了一种采 用柔 性支 撑 的大 口径 反射 镜组 件进 行遥感 器地 面检测 的装 置。 通过 有 提 限元分 析对反 射镜 的支 撑结构 、 状尺 寸 、 量化孔 的形状 、 形 轻 尺寸及 分 布位 置进行 计算 ， 到 了 得
一
种合 理可 行 的支 撑结 构 。在该 支 撑结 构 下 面形 精度 达 到 ， ４ （ ￣ ０ 一６ ２ ８ｎ ， ／ ３ ． ｍ） 满足 遥感 器
地 面检 测 的精 度 要求 。 关键 词 ： 射镜 ；轻量化 ； 化硅 ； 限元法 反 碳 有 中图分 类号 ： Ｎ２ ６ Ｔ １ 文献 标 志码 ： Ａ 文章 编 号 ：１ ７ —３ ４ ２ １ ）２０ ２ —５ ６ ４１ ７ （０ ２ ０ — １ ５０
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反射 镜组 件 的静 、 态 刚度及 热尺 寸稳定 性分 析 ， 动
并 在分析 的基 础上对 支撑 结构 中的柔 性 环节结 构
收稿 日期 ：２ １ － ２２ ０ １ｌ—８
基 金 项 目：国 家 ８ ３计 划基 金 资助 项 目（ ６ ————３ ） ６ ８ ３２５１１Ｂ 作 者 简 介 ：张 军 （ ９ ２ ）男 ， 族 ， 林 长 春 人 ， １６一 ， 汉 吉 中国 科 学 院 长 春 光 学 精 密 机 械 与 物 理 研 究 所 副 研 究 员 ， 要 从 事 空 间 光 学 机 械 主 方 向研 究 ， — ｉ：ｃ ａ ｍｈ １ ３ ｃ ｒ． Ｅ ｍａ ｃ ｇ ｏ ＠ ６ ． ｏ ｌ ｎ
m口径主动球面望远镜反射面支撑结构分析
二、技术原理
500米口径球面射电望远镜工程涉及到多种技术原理，包括光学、电磁学等。 在光学方面，望远镜需要使用反射镜面将射电波反射聚集到一起，以便进行观 测和研究。此外，望远镜还需要具备极高的灵敏度和分辨率，以便能够观测到 远距离的天体。在电磁学方面，望远镜需要具备极宽的频带和极高的接收机性 能，以便能够捕捉到各种频率的射电波。
总之，中国天眼500米口径球面射电望远镜是中国科技事业的重要成果，为推 动全球天文学的发展做出了积极贡献。
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四、主要材料与制造工艺
在500m口径主动球面望远镜反射面支撑结构中，主要使用了高强度钢材和铝合 金作为制造材料。其中，钢材用于构建支撑结构的主梁和加强件，以增加整体 结构的强度；而铝合金则用于制造较轻的面板和其他部件，以减轻整个结构的 重量。在制造过程中，采取了先进的焊接工艺和机械加工方法，以确保支撑结 构的高精度和高质量。此外，一些关键部件还采用了特种材料和复合材料，以 提高支撑结构的性能和稳定性。
总之，500米口径球面射电望远镜工程是人类探索宇宙的重要工具之一。通过 这项工程，人类可以更加深入地了解宇宙的奥秘和演化历程，发现更多的天文 现象和天体物质。这项工程也体现了人类对于未知世界的探索精神和科技创新 的能力，为人类未来的科学发展奠定了坚实的基础。
参考内容二
中国天眼500米口径球面射电望 远镜
2、利用材料的高性能：选择具有优良力学性能和稳定性的材料，如高强度钢 和铝合金，以提高支撑结构的强度和稳定性。
参考内容
500米口径球面射电望远镜工程： 探索宇宙的巨型眼
随着科技的快速发展，人类对宇宙的探索进入了一个全新的阶段。在这个过程 中，500米口径球面射电望远镜工程成为了人类观察宇宙的重要工具之一。本 次演示将从背景介绍、技术原理和工程实践三个方向出发，详细介绍这项伟大 的工程。
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２ １年 １ ００ ２月
光 电工 程
Ｏｐ ｏ Ｅｌ ｃｒ ｎｉ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｔ — ｅ ｔｏ ｃＥｎ ｉ ｅ ｒｎ
、 ｌ ７ Ｎｏ １ ， － 。 ．２ ｏ ３
Ｄｅ ． ｃ ２０１ ０
文章 编号 ： １０ — ０ Ｘ ２ １ ）２ ０ ０ — ５ ０ ３ ５ １ （０ ０１ — ０ １０
面形精度满足要求 而在温 变载荷作用下面形精度严重超差的 问题 。利用有 限元分析软件 进行 了主镜组 件的静 、动 态刚度及热尺寸稳 定性分析 ，并在分析的基础 上对支撑结构 中的 柔性环节结构参数进行修正 ，在保证 支撑 刚度 的
同时降低 了重力 、装配应力和热应力对面形精度的影响 。分析和试验结果表 明，主镜在 重力和 ４Ｃ均 匀温升载荷 ＂
下面形精度达到 Ｐ ＜ ／０ ＭＳ ２５ （＝ ３ ．ｎ ，主镜 组件 一阶 固有频率 为 １６ ，动 力学环境 下最大应 力 ６ Ｖ Ａ１ ，Ｒ ＜ ／０ Ａ ６ ２８ ｍ） １ Ｈｚ ５
ＭＰ ，各项指标完全满足光学 系统对主反射 镜的设计要求。 ａ 关键词： 空间相机 ；主镜 ；支撑 结构 ；柔性铰 链；有限元分析
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中图 分 类 号 ： Ｔ ６ Ｈ７ １ 文献 标 志 码 ：Ａ ｄ ｉ １．９ ９ ．ｓ． ０ —０ Ｘ．０ ０１ ． １ ｏ ： ０ ６ ／ｉ ｎ１ ３５ １ ２ １．２０ ３ ｊｓ ０ ０
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｐｐｏ ｔｆ ｒＬａ ｇｅＡｐｅ ｔ ｅＰｒｍ ａ ｙＭ ｉｒ ｒ ｓｇ ｆＳｕ ｒ ｏ ｒ ｒ ｕｒ ｉ ｒ ｒ ｏ
大 口径 主反射镜 支撑 结构 设计
关英俊 ，辛宏伟 ２
（ ．长 春 工 业 大 学 机 电 工程 学 院 ，长 春 １０ １ ； １ ３０ ２
２ ．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 ，长春 １０ ３ ０ ３） ３ 摘要 ：大口径 空间反射镜支撑技术是 空间相机研制 中的 关键技术之一 。从保证反射镜组件 刚度 、强度 和热尺 寸稳 定性 的角度 出发 ，对某型卡塞格林 系统 ９ ０ ｍｍ 口径 主反射镜 支撑 结构 进行 了设 计。提 出采用背部六点 支撑 ， ８ 三点 为主 另外三点为辅的支撑方案 ，通过在支撑结构 中设置 柔性环节 ，从 而解 决了大 口径主反射 镜在 自重作用下