为了确保成像质量,空间光学遥感器反射镜既要满足在重力和温度耦合的复杂工况下面形误差的要求,同时还应具有良好的动态特性。设计了一种圆形小型反射镜,并类比反射镜径向挠性安装原理设计其柔性支撑结构。采用CAE有限元分析软件对该反射镜的柔性支撑结构的参数进行了优化,最终确定了一种合理的柔性支撑结构。经过分析计算,该柔性支撑结构能满足在重力和温度耦合的复杂工况下反射镜面形误差小于λ/50（λ=0.6328μm）的要求,反射镜组动态特性良好,一阶模态大于280Hz。

设计了一种用于空间光学遥感器的调焦结构,结构采用正反螺旋的丝杠、双螺母和双连杆,弥补了传统调焦机构的不足。机构精度为0.0021~0.0029mm。工程分析结果表明,该机构动态刚度好、环境适应性强,适合在空间光学遥感器中使用。

大口径主反射镜作为光学遥感器的重要部件，它的面形精度直接影响成像质量的好坏，其支撑结构设计一直是研制光学遥感器的关键技术。本文对某大口径光学遥感器主反射镜的支撑结构进行了研究，根据设计要求和理论计算方法确定了支撑点数量及分布位置，通过有限元方法分析和优化了支撑点的分布位置，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。

对反射镜组件力学模型的非线性问题进行了分析。从接触特性，螺钉预紧力、相对滑动趋势三个方面对接触非线性问题进行了论述。对反射镜组件四种工况情况（沿光轴的不同方向的重力载荷、10℃温度水平的温升与温降）进行了线性和非线性求解计算的比较。结果表明，当外界载荷方向发生变化时，接触边界的接触特性、螺钉预紧力对反射镜面形的影响都会发生变化，这些变化在线性计算结果中不能体现，而非线性计算可以真实模拟这些状态。在反射镜组件的工程分析中基于接触非线性分析比线性分析的精度更高，也更接近真实的状态。

光学反射镜支撑结构良好的尺寸稳定性是保证其成像的关键因素,对小型轻质长条反射镜来说,反射镜自身的特点是长宽比较大,不利于支撑的展开,这必然会给反射镜的支撑结构设计带来困难。针对这种情况,本文对某型反射镜的支撑进行了研究,提出了单点挠性的概念,并对具体结构进行了细致的研究。工程分析表明,这种支撑可以很好地保证反射镜在静力学、热环境下镜面具有较高成像质量,而其支撑自身在一定的动态环境下不会破坏。这种支撑结构不仅具有静态、动态的尺寸稳定性,而且重量较轻,适合小型空间遥感器使用。

TMA空间光学系统可以同时实现大视场和轻型化,在目前空间光学遥感器中得到了广泛的应用。本文对焦距1m、视场8.5°的空间遥感器光机系统进行了研究,对遥感器具体结构进行了细致的探讨,利用有限元分析技术对空间遥感器整机结构进行了工程分析。结果表明,采用单点挠性支撑的各反射镜支撑系统、采用环氧/碳纤复合材料的桁架主支撑结构可以很好地保证反射镜在静力学、热环境下镜面具有较高的面形精度和位置精度,而其支撑自身在动力学环境中不会破坏。这种光学遥感器非常适合在重量要求较严格的大视场空间成像小卫星中使用。

以UG软件系统Nastran求解器的功能对典型的三角支架进行深入的工程分析与优化,为实际工程问题提供解决方案。