大孔径反射镜的柔性支撑在随机振动试验中应力响应较大,可能产生残余应变进而导致空间光学遥感器成像质量下降,因此,对大孔径反射镜组件进行随机振动响应分析尤为必要。阐述了随机振动分析的基本原理及其有限元实现。建立了反射镜组件的有限元模型,对其进行了随机振动响应分析,得出了反射镜的加速度均方根响应和柔性支撑的均值应力响应。分析结果表明：反射镜加速度响应均方根为16.3 Grms;柔性支撑的均值应力响应为34.9 MPa。随后进行了随机振动试验验证,结果表明：反射镜组件均方根加速度响应为16.0 Grms;均值应力响应为30.3 MPa。均方根加速度响应分析误差为1.8%,均值应力分析误差为13.2%,满足精度要求,验证了该方法的正确性。

超光谱成像仪是“图谱合一”的光学遥感器，其指向反射镜位于超光谱成像仪最前端，尺寸大，热流复杂，容易受到热影响。指向反射镜的热光学特性反映指向反射镜的热适应性和热尺寸稳定性，是结构设计人员以及热设计人员关注的重要性能。分析了指向反射镜的工作环境，论述了指向反射镜热光学特性研究内容及技术路线。针对实例，利用有限元方法和理论公式进行了热光学分析，比较了两种描述指向反射镜热光学特性的方法。结果表明，对于指向反射镜，与基于温差的描述相比，基于热功率的描述更加真实的反映指向镜的热适应性和热尺寸稳定性。

对有限元法在反射镜组件模态分析中产生的误差进行了定量评价及试验验证。阐述了算法误差、材料参数误差以及连接关系的简化处理等3个主要误差源对分析结果带来的影响。从模态分析的基本原理出发,得出算法选择引入的误差〈1%;材料参数误差的传递因子可从公式推导以及试算数据拟合的方法得到,误差的参与权重因子可通过模态振型来获得;而螺钉连接关系简化处理引入的误差则通过简化处理螺钉连接关系与详细分析两种有限元模型的结果来获得。试验结果表明,在有限元分析中,若对连接关系进行了简化处理,反射镜组件模态分析结果的误差将达到10%左右;若对螺钉进行有限元建模,在组件的分析中考虑螺钉刚度的贡献,误差可以控制在5%以内。分析结果与试验结果基本吻合,表明对螺钉连接关系的处理方式是决定分析结果误差的关键因素,在高精度的...

为了改善空间成像光谱仪主体支撑方式对系统光机结构稳定性的影响,分析了成像光谱仪对主体支撑结构的要求,介绍了常用空间光学遥感仪器的支撑方式。在传统支耳支撑方式不能满足离轴非球面三反射镜（TMA）系统热稳定性的情况下,提出了一种新的双耦合的支撑方案并对其进行了理论分析。优化设计过程中,采用有限元分析软件MSC.PATRAN对其三维样机进行工程分析,结果显示,在正弦振动载荷作用下,主体一阶频率为95 Hz;在10℃均匀温降与自重耦合作用下,各反射镜的镜面变形RMS最大值为12 nm、PV最大值为60 nm,主镜绕Z轴的转角由原来的55″降低为12″,热真空环境下整机成像试验获得的光谱数据验证了工程分析的正确性,表明双耦合的支撑方案能满足整机刚度和光机系统对热稳定性的要求。

超光谱成像仪是"图谱合一"的光学遥感器,其指向反射镜位于超光谱成像仪最前端,尺寸大、热流复杂、容易受到热影响。指向反射镜的热光学特性反映指向反射镜的热适应性和热尺寸稳定性,是结构设计人员以及热设计人员关注的重要性能。鉴于此,分析了指向反射镜的工作环境,论述了指向反射镜热光学特性研究内容及技术路线。针对实例利用有限元方法和理论公式进行了热光学分析,比较了两种描述指向反射镜热光学特性的方法。结果表明:对于指向反射镜,与基于温差的描述相比,基于热功率的描述更加真实地反映指向镜的热适应性和热尺寸稳定性。

鉴于螺纹在涂胶前后或涂不同种类防松胶、施加相同拧紧力矩时产生的螺栓预紧力差别较大，对空间光学遥感器装配中常用防松胶对螺纹连接预紧力影响进行定量试验研究，结果表明，在螺纹上涂硅橡胶D04（L）与不涂胶相比，相同拧紧力矩时螺栓预紧力减小50％～70％；涂厌氧胶乐泰243、相同拧紧力矩时螺栓预紧力增大46％～98％。某类防松胶使用前需对其对螺纹连接预紧力影响进行定量测试，据测试结果调整螺栓的拧紧力矩达到预期预紧力；在对预紧力精确控制的连接区域，力矩扳手紧固方式不再适用。

为了使大孔径长条形空间反射镜支撑结构同时满足高刚度、高强度和良好的热尺寸稳定性要求,建立了反射镜支撑系统的模态解析数学模型,并对该模型所描述的反射镜沿各轴向的平动和转动模态特性进行了研究。根据模态解析解得出3个支撑点确保质量分布相对均匀时,系统的动-静态刚度最大的结论,并结合有限元分析技术确定了反射镜的支撑位置。此外,在支撑结构中设置了柔性环节,改善了反射镜在各工况下所受的应力环境以确保其光学性能。通过优化柔性铰链最薄处的厚度和圆弧半径两个参数来调节反射镜的面形精度,使面形精度满足设计要求。分析及试验结果表明：柔性铰链最薄处厚度为4 mm,圆弧半径为2 mm时,反射镜在重力和4℃均匀温升工况下的面形精度RMS值均优于12.3 nm;组件实际一阶固有频率为146 Hz,与有限元分析结果的误差小于5%;柔性支撑结构...

为实现大口径望远镜的高精度成像,加工过程中需对主镜进行轴向支撑以及侧向支撑,而液压多点支撑作为一种轴向支撑方式,其优势在于可很好地卸载反射镜的重力及磨头带来的加工压力的同时,也方便调整反射镜的姿态。设计了一种万向球铰式液压支撑单元,通过理论推导,得出滚动膜片的结构参数和工作介质液体特性是影响轴向刚度的主要因素。进一步通过搭建液压支撑单元的轴向刚度测试平台,对液压支撑单元的密封性、刚度和刚度分散性进行了测试。结果显示在一定时间内,液压回路的压强变化很小,并在20 min后压强趋于稳定。并从初始压强、气泡含量以及下压速度3个方面测试了影响液压支撑单元轴向刚度及分散性的实验,测试结果显示初始压强提高可提高支撑单元的轴向刚度并降低轴向刚度分散性;当下压速度为0.4 mm/min时,轴向刚度最高,其分散性最...