激光通信大口径地面站光学主次镜支撑结构优化设计
发布时间：2022-01-20 17:21
随着激光通信技术的快速发展,激光通信大口径地面站作为星-地激光通信的地面终端,主要作用是与卫星建立通信链路,实现卫星与地面站之间数据的相互传输。星-地激光通信具有通信距离远、传输信道复杂等特点,为了建立稳定可靠的星-地激光通信链路,实现星-地激光通信,因此,需要对大口径地面站数据终端进行设计和优化。本文主要以星-地激光通信大口径车载移动式地面站中的光学主次镜支撑作为研究对象,通过有限元仿真分析与实验测试,完成了主次镜支撑结构的优化设计。首先,确定了主次镜面形评价方法和面形拟合方法,对比分析了主次镜支撑结构,根据结构的优缺点,确定了主次镜总体支撑方案,主镜轴向采用机械Whiffle-tree支撑结构、径向采用水银带和芯轴复合支撑结构、次镜采用A型杆式支撑结构。其次,针对主镜轴向支撑通过有限元分析法对支撑点数、支撑点位置进行了优化设计;对支撑三角板和支撑底座进行了结构优化设计;对主镜径向支撑水银的充满度、承担主镜质量的比例、支撑位置进行了优化分析;对主镜在090°的不同角度下,对主镜面形精度进行了仿真分析,并对主镜在支撑结构下进行了热变形仿真分析。再次,针对次镜支撑通...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
星-地激光通信链路示意图
内外研究现状面站望远镜支撑结构国外研究现状国毛伊岛空军基地的 AEOS(Advanced Electro-Optical System)地基望所示，该望远镜的光学系统使用的是自适应光学系统，以补偿大气扰。主要作用是获取卫星在低轨道运行时的高分辨率图像，是目前最镜。该望远镜的主镜直径为 3.67m，厚度为 0.16m，镜厚比为 1：主镜轴向采用的是多点支撑结构，总共有 84 个支撑点，均匀布置在置的形式为 4+8+12+16+20+24[14-15]。支撑形式采用的主动支撑，其支撑点都有自己的促动器，可以主动的调整主镜的位置，保证良好的主要控制主镜的四个自由度，次镜的五个自由度[16-17]。AEOS 望远镜采用 48 个液压杠杆的支撑形式，同样属于主动支撑结构，主要布置在同一个平面上，每组杠杆施加的力分布在镜子边缘。经过主动校 44nm。
（a）VLT 地基望远镜总布局 （b）VLT 望远镜内部结构图 1.3 VLT 地基望远镜 TMT（ThirtyMeterTelescope）地基望远镜[22]，如图 1.4 所示到红外波段的极其强大的观测能力，计划于 2020 年正式投入目的研制。TMT 望远镜口径是 30m，集光能力是当今最大的分辨率是哈勃望远镜的 10 倍。TMT 望远镜主要由主镜、次镜主镜由 492 块直径为 1.4m 的六边形镜片拼接而成[23-24]。主e-tree 支撑结构形式，支撑点数为 27 个，每个支撑点链接三平时面形精度为 10nm。次镜直径为 3.02m，厚度为 0.1m，其式，支撑点数为 60 个，径向采用外边缘 16 点液压支撑形式[2
【参考文献】：
期刊论文
[1]从EDRS看国外空间激光通信发展[J]. 贾平,李辉. 中国航天. 2016(03)
[2]空间望远镜次镜支撑结构拓扑优化和分析[J]. 曹文跃,张淑杰,贾建军. 计算机辅助工程. 2015(05)
[3]空间激光通信现状、发展趋势及关键技术分析[J]. 姜会林,安岩,张雅琳,江伦,赵义武,董科研,张鹏,王超,战俊彤. 飞行器测控学报. 2015(03)
[4]20世纪五六十年代中国建造2米级望远镜的尝试[J]. 刘宜林. 科学文化评论. 2015(03)
[5]星地链路激光通信地面站址选择及大气影响研究[J]. 娄岩,赵义武,陈纯毅. 激光与光电子学进展. 2014(12)
[6]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. 光学精密工程. 2013(12)
[7]采用液压Whiffle-tree的大口径主镜轴向支撑[J]. 范磊,张景旭,邵亮,赵勇志. 红外与激光工程. 2013(08)
[8]空间激光通信技术最新进展与趋势[J]. 张靓,郭丽红,刘向南,林一,卢满宏. 飞行器测控学报. 2013(04)
[9]采用三点定位原理的反射镜支撑结构设计[J]. 崔永鹏,何欣,张凯. 光学仪器. 2012(06)
[10]地基大口径望远镜系统结构技术综述[J]. 张景旭. 中国光学. 2012(04)
博士论文
[1]天基大口径反射镜轻量化设计及复合支撑技术研究[D]. 王克军.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[2]多反射望远镜系统的设计[D]. 李兴隆.复旦大学 2013
[3]2m级地基望远镜SiC主镜轻量化设计及支撑技术研究[D]. 范磊.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
[4]地基大口径光电成像望远镜装调技术研究[D]. 孙敬伟.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[5]大口径望远镜系统建模及仿真分析研究[D]. 周超.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
硕士论文
[1]低温大口径反射镜支撑装调系统研究[D]. 邱成波.哈尔滨工业大学 2016
[2]空间光学遥感器次镜及次镜支撑研究[D]. 于跃.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[3]空间光谱仪光栅支撑定位技术研究[D]. 刘齐民.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2013
[4]大口径望远镜次镜调整机构的技术研究[D]. 温正方.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2010
[5]基于变密度法的连续体拓扑优化设计[D]. 汤颖颖.长安大学 2008
[6]面形精度评价方法研究[D]. 戴斌飞.苏州大学 2005
本文编号：3599225
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
星-地激光通信链路示意图
内外研究现状面站望远镜支撑结构国外研究现状国毛伊岛空军基地的 AEOS(Advanced Electro-Optical System)地基望所示，该望远镜的光学系统使用的是自适应光学系统，以补偿大气扰。主要作用是获取卫星在低轨道运行时的高分辨率图像，是目前最镜。该望远镜的主镜直径为 3.67m，厚度为 0.16m，镜厚比为 1：主镜轴向采用的是多点支撑结构，总共有 84 个支撑点，均匀布置在置的形式为 4+8+12+16+20+24[14-15]。支撑形式采用的主动支撑，其支撑点都有自己的促动器，可以主动的调整主镜的位置，保证良好的主要控制主镜的四个自由度，次镜的五个自由度[16-17]。AEOS 望远镜采用 48 个液压杠杆的支撑形式，同样属于主动支撑结构，主要布置在同一个平面上，每组杠杆施加的力分布在镜子边缘。经过主动校 44nm。
（a）VLT 地基望远镜总布局 （b）VLT 望远镜内部结构图 1.3 VLT 地基望远镜 TMT（ThirtyMeterTelescope）地基望远镜[22]，如图 1.4 所示到红外波段的极其强大的观测能力，计划于 2020 年正式投入目的研制。TMT 望远镜口径是 30m，集光能力是当今最大的分辨率是哈勃望远镜的 10 倍。TMT 望远镜主要由主镜、次镜主镜由 492 块直径为 1.4m 的六边形镜片拼接而成[23-24]。主e-tree 支撑结构形式，支撑点数为 27 个，每个支撑点链接三平时面形精度为 10nm。次镜直径为 3.02m，厚度为 0.1m，其式，支撑点数为 60 个，径向采用外边缘 16 点液压支撑形式[2
【参考文献】：
期刊论文
[1]从EDRS看国外空间激光通信发展[J]. 贾平,李辉. 中国航天. 2016(03)
[2]空间望远镜次镜支撑结构拓扑优化和分析[J]. 曹文跃,张淑杰,贾建军. 计算机辅助工程. 2015(05)
[3]空间激光通信现状、发展趋势及关键技术分析[J]. 姜会林,安岩,张雅琳,江伦,赵义武,董科研,张鹏,王超,战俊彤. 飞行器测控学报. 2015(03)
[4]20世纪五六十年代中国建造2米级望远镜的尝试[J]. 刘宜林. 科学文化评论. 2015(03)
[5]星地链路激光通信地面站址选择及大气影响研究[J]. 娄岩,赵义武,陈纯毅. 激光与光电子学进展. 2014(12)
[6]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. 光学精密工程. 2013(12)
[7]采用液压Whiffle-tree的大口径主镜轴向支撑[J]. 范磊,张景旭,邵亮,赵勇志. 红外与激光工程. 2013(08)
[8]空间激光通信技术最新进展与趋势[J]. 张靓,郭丽红,刘向南,林一,卢满宏. 飞行器测控学报. 2013(04)
[9]采用三点定位原理的反射镜支撑结构设计[J]. 崔永鹏,何欣,张凯. 光学仪器. 2012(06)
[10]地基大口径望远镜系统结构技术综述[J]. 张景旭. 中国光学. 2012(04)
博士论文
[1]天基大口径反射镜轻量化设计及复合支撑技术研究[D]. 王克军.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[2]多反射望远镜系统的设计[D]. 李兴隆.复旦大学 2013
[3]2m级地基望远镜SiC主镜轻量化设计及支撑技术研究[D]. 范磊.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
[4]地基大口径光电成像望远镜装调技术研究[D]. 孙敬伟.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[5]大口径望远镜系统建模及仿真分析研究[D]. 周超.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
硕士论文
[1]低温大口径反射镜支撑装调系统研究[D]. 邱成波.哈尔滨工业大学 2016
[2]空间光学遥感器次镜及次镜支撑研究[D]. 于跃.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[3]空间光谱仪光栅支撑定位技术研究[D]. 刘齐民.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2013
[4]大口径望远镜次镜调整机构的技术研究[D]. 温正方.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2010
[5]基于变密度法的连续体拓扑优化设计[D]. 汤颖颖.长安大学 2008
[6]面形精度评价方法研究[D]. 戴斌飞.苏州大学 2005
本文编号：3599225
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