多光轴一致性是衡量多光轴系统性能的一项重要技术指标。在研制某多光轴光测设备中,为提高测试精度,需要研制一台以口径1.25m,焦距15000mm的平行光管为主体的检测设备。对检测系统的组成和原理做了简单介绍;针对设计要求,提出了侧面柔性钢带支撑和杠杆平衡重锤的组合浮动支撑方式来解决主镜受重力影响而带来的面形问题;对支撑点个数,位置及重锤重量等参数进行优化,以达到最优的面形精度;确定了次镜室及三翼梁的结构;设计焦面水冷方案抑制辐射杂散光;利用接触非线性方法对主镜在重力作用对的面形精度进行了分析拟合结果为11.19nm(λ/56);最后,利用4D动态干涉仪对已完成的平行光管进行检测,其系统面形精度RMS达到了35.05nm(λ/18),实验结果表明,反射镜支撑结构以及整个系统的设计均达到了设计要求。

根据极轴式望远镜的工作特点,以口径为700 mm的极轴式望远镜主镜室系统为例,确定了一套主镜支撑方案。借助于有限元分析软件MSC.Patran详细地建立了系统的有限元模型,选取多种工况,分析了系统在自重作用下的镜面变形情况,绘制了镜面变形误差PV值和RMS值的变化曲线。结果表明：镜面变形主要受α角的影响,随着α的增大而减小,径向支撑效果优于轴向支撑效果,镜面变形误差满足设计指标要求。在主镜室系统竖直放置时,利用Zygo干涉仪测得带支撑结构的镜面变形误差RMS值为28.48 nm,表明主镜在该支撑结构作用下的面形接近于加工检测时的状态,同时也验证了有限元模型的准确性。

提出了傅里叶望远镜外场实验系统拼接主镜支撑结构,详细介绍了各组件施工及安装过程.该主镜由61块六边形球面子镜拼接而成,高6 m,宽5.5 m,是我国目前用于望远镜系统中能量接收面积最大的拼接主镜.子镜采用模块化设计,互换性好且均可实现3个自由度的精密调整.支撑桁架采用分体结构设计,便于拆装和运输;地基采用混凝土浇筑预埋型钢构件,各分体组件由螺栓与地基联接为一个整体,保证结构整体刚度的同时,也满足系统对温度的适应性.通过实验验证：该主镜支撑结构稳定性优于0.075 mrad,子镜指向调整准确度优于0.05 mrad,对已安装的8块子镜进行共焦试验,光斑质心重合准确度小于20 mm,满足外场实验对拼接主镜的技术要求.

支撑与镜面的连接是大型望远镜主镜支撑的关键技术之一,连接的好坏直接影响望远镜的成像质量。相比于机械紧固方式,粘结连接具有重量轻、成本低、易于装配等优点,常被用来作为支撑和主镜的连接方式。而硅橡胶粘结剂在固化后模量较低,因此硅橡胶粘结层还具有分散应力的作用。过去对主镜粘结研究主要集中在粘结强度方面,而对其他性能研究较少。本文使用有限元方法对粘结层的力分散作用进行了系统研究,借鉴了MMT望远镜的分析方法,通过计算应力分散因子PCF来评价粘结层的应力分散能力,并分析了粘结层模量、厚度等对力分散作用的影响。

液压支撑系统作为大型望远镜的主镜支撑得到了越来越广泛的应用,而支撑液压缸是液压支撑系统的关键技术,液压缸的轴向刚度又是液压缸设计的关键参数。本文给出一款利用滚动薄膜作为密封件的液压缸设计,并在考虑存在残留空气的情况下,分析了液压缸轴向刚度,得到了此种情况下液压缸的轴向刚度理论表达。发现存在残留空气会显著降低液压缸的轴向刚度,而提高初始压强则会提高液压缸的轴向刚度,在实际应用中0.5MPa初始压强可以保证液压缸刚度达到10N/μm。

液压支撑系统作为大型望远镜的主镜支撑得到了越来越广泛的应用,支撑液压缸是液压支撑系统的关键技术,而液压缸的轴向刚度又是液压缸设计的关键参数。本文给出一款利用滚动薄膜作为密封件的液压缸设计,并对液压缸进行了详细的受力分析,得到液压缸的轴向刚度关于各个设计参数的理论表达。并分析了各个设计参数对液压缸刚度的影响。发现液压缸的轴向刚度只是和滚动薄膜的各项参数有关,和滚动薄膜的弹性模量成正比,且受滚动薄膜几何参数如薄膜的厚度、高度、内外圈半径等影响。

大口径望远镜主镜的面形精度是影响望远镜成像质量的关键因素之一。光电系统中主镜轴向支撑点位置，对面形精度起着非常重要的作用，主镜支撑点位置合理与否，在一定程度上影响着光学系统的成像质量。本文对大口径望远镜主镜的轴向支撑和径向支撑技术进行了详细地研究，利用有限元软件ANSYS建立了主镜的参数化模型，对不同口径主镜的轴向支撑点数目和位置进行了优化，从而给出了最佳支撑点的位置。优化分析结果表明了，主镜的面形精度满足系统的精度要求，并且轴向支撑对镜面的面形影响较大。

轴向支撑对大口径主镜的定位及镜面变形有着重要的作用，为了深入开展该课题的研究，在传统机械whime．tree支撑的基础上引入了轴向液压Whiffle，tree支撑。首先，从三点运动学定位支撑原理出发，介绍了Whiffle．tree支撑的特点与分类，着重对比分析了液压Whiffle．tree和机械Whiffle．tree支撑的优缺点。进而，根据液压Whiffie．tree的特点，分析推导了其建模方法，并运用该方法对一块18点液压轴向支撑的大口径主镜进行了静力学分析与优化，拟合后镜面变形RMS值为18．6nm，满足设计要求。同时通过对不同建模分析结果的对比，验证了该建模方法的合理性和正确性，为大口径主镜的轴向支撑分析提供了一种参考。