3m级大口径空间光学主反射镜的轻量化结构优化

发布时间：2021-04-02 11:12

　　增大主反射镜的口径是提高空间反射式光学系统分辨率的最直接手段。随着口径的不断增大,传统的蜂窝结构很难满足反射镜的高轻量化和高刚度的要求,需要研究新的结构方案来对其进行优化设计。文章针对空间相机大口径主反射镜的应用需求,在传统蜂窝夹层反射镜结构的基础上,结合反射镜应力状态分析,提出了一种新型低面密度大口径反射镜轻量化方案——叠层蜂窝夹层反射镜。同时,以3m级大口径反射镜为例,进行了详细的结构参数优化,分析了卸载支撑状态的面形变化,并对反射镜的过载强度和温度面形稳定性进行了校核,验证了叠层蜂窝大口径反射镜轻量化结构方案的合理性。 

【文章来源】：航天返回与遥感. 2020,41(05)CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

传统蜂窝结构示意

图2中的r、θ、z分别为柱坐标系的三个分量，σr、σθ、σz则为其柱坐标系中对应方向的正应力分量，τrz为柱坐标系中对应的剪应力分量。在外环简支条件下，根据弹性力学理论[38]，其应力可由以下应力函数?求出

以上述理论为依据，针对低膨胀石英玻璃蜂窝结构分别设计两种圆形厚板结构如图3所示。图3(a）为传统的蜂窝夹芯结构，单胞的高度为150mm，其反射板和底板直径均为100mm，两者的厚度均为10mm；在上述基础之上修改其反射板和底板厚度为5mm，并在靠近底板和反射板的附近对蜂窝结构进行了加密处理，加密筋的高度和厚度分别为20mm和2.5mm，如图3(b）所示。在外部载荷1gn重力影响下简支约束底部外圆，通过有限元仿真计算对比分析两种结构的变形特性，结果见表1。从表1两种结构的对比可知，改进后结构采用从两端面板向中间逐渐轻量化的设计思路，质量小、变形小，与前面理论推导一致。

【参考文献】：
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本文编号：3115171