光学精密工程
 
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[an error occurred while processing this directive] 光学精密工程 2011, 19(5) 1039-1047  ISSN: 1004-924X CN: 22-1198/TH

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微纳技术与精密机械  
长条形空间反射镜及其支撑结构设计
李志来, 徐宏
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: 提出了一种空间反射镜柔性支撑结构,以满足反射镜在重力和温变载荷下对较高面形精度的要求。根据光学设计指标要求确定了反射镜的结构形式,根据该结构形式设计了柔性支撑结构,并利用有限元分析软件对反射镜组件进行了分析和结构优化。分析结果表明,反射镜组件的一阶固有频率达到179 Hz,在X,Y,Z3轴方向1 g重力作用下镜面面形误差RMS值分别达到5.06,4.43,7.59 nm;在3个方向1 g重力和4 ℃温升耦合作用下,镜面综合面形误差RMS值分别达到6.08,6.32,8.08 nm。实验室静态检测结果表明,反射镜在4℃温变条件下能够保证像质,力学试验结果与理论分析基本吻合;经过力学与热真空环境试验后,反射镜面形变化不明显。分析及试验结果表明,反射镜及其支撑结构设计合理,能够满足空间应用要求。
关键词 空间反射镜   轻量化   柔性支撑   有限元分析   动力学测试  
Design of rectangular space mirror and its support structure
LI Zhi-lai, XU Hong
Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
Abstract: A flexible support structure was proposed to keep the higher surface figure accuracy of space mirrors under gravity and uniform temperature change load cases. According to the optical design requirements, the structural form of a mirror was determined, and then a flexible support structure of the primary mirror was designed. By adopting finite element analysis software, the mirror component was analyzed and its structure was optimized. Analysis results show that the first order natural frequency of the mirror component is 179 Hz, and the surface figure accuracy RMS of the mirror reaches 5.06, 4.43 and 7.59 nm when gravity load is applied in the directions of X, Y, and Z axes, respectively. Furthermore,the integrated surface figure accuracy RMS of the mirror reaches 6.08, 6.32 and 8.08 nm respectively under the load cases of gravity in three directions coupled with uniform temperature rise of 4 ℃. Laboratory test results indicate that the mirror can offer a good image quality under the condition of 4 ℃ uniform temperature change, and the mechanical test results are consistent with that of the theoretical analysis. The change of the surface figure accuracy is not obvious after dynamic and thermal vacuum tests. Analysis and experimental results demonstrate that designs of the mirror and its support structure are effective, which can meet the requirements of space applications.
Keywords: space mirror   lightweight   flexible support   finite element analysis   dynamic test  
收稿日期 2010-09-02 修回日期 2010-09-28 网络版发布日期 2011-05-26 
基金项目:

国家863高技术研究发展计划资助项目(No.2009AA7020107)

通讯作者:
作者简介: 李志来 (1965-),男,吉林镇赉人,研究员,1986年于吉林工学院获得学士学位,主要从事空间光学遥感器结构技术及精密机械方面的研究。 Email: lizl2004@sohu.com 徐 宏 (1961-),女,吉林长春人,高级工程师,1983年于长春光学精密机械学院获得学士学位,主要从事空间光学遥感器结构技术方面的研究。Email: xuhongciomp@sohu.com
作者Email: lizl2004@sohu.com

参考文献:
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