1 中国科学院长春光学精密机械及物理研究所，吉林长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100039
3 长光卫星技术有限公司，吉林长春 130033
空间遥感相机在轨运行时由于空间环境的变化，会产生不同程度的离焦。针对某高分辨率空间相机光学系统的特点以及焦深，设计了一套蜗轮蜗杆传动驱动偏心凸轮的调焦机构，详细分析了调焦机构的精度，分析结果表明：调焦机构的定位精度为 0.0042 mm，焦平面组件的倾斜量为 5.31.，满足光学系统的要求。最后，建立了工程分析模型，并对其进行了模态分析。结果表明：调焦机构的一阶模态为 176.56 Hz，高于相机的基频，满足设计要求。因此，所设计的调焦机构能够保证高分辨率空间光学遥感器在复杂工况下的成像质量。
空间遥感相机 调焦机构 定位精度 焦面倾斜量 模态 space remote camera focusing mechanism positioning accuracy inclination of focal plane mode
1 中国科学院 长春光学精密机械及物理研究所，吉林 长春 130033
2 长光卫星技术有限公司，吉林 长春 130033
3 中国科学院大学，北京 100049
空间相机调焦机构需具有一定的锁止能力，以应对火箭发射中的冲击与振动，因此，对机构的自锁特性进行评价是保证空间光学遥感器正常工作的关键。针对某型空间相机调焦机构，研究了螺纹接触面的滑移机理，建立了工程分析模型，详细分析了两种螺距(1 mm，1.5 mm)的螺纹的接触应力、切应力分布特征及其自锁性。结果表明：螺纹螺距为1 mm的调焦机构Mises应力值大于其自锁标定值，自锁失效；螺距为1.5 mm的调焦机构Mises应力值小于其自锁标定值，满足自锁要求。最后，对调焦机构进行了振动试验，结果显示：螺距为1 mm的调焦机构焦平面位移达2 753 μm，自锁失效；螺距为1.5 mm的调焦机构焦平面位移为6 μm，小于测量误差，机构自锁正常,验证了分析方法的可靠性。这种动力学环境下研究机构自锁性的新方法对工程应用具有重要的意义。
空间相机 调焦机构 自锁 螺纹 随机振动 space camera focusing mechanism self-lock screw thread random variation
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130033
2 长光卫星技术有限公司, 长春 130031
3 中国科学院大学, 北京 100049
为了保证微型空间相机的超轻反射镜的面形精度和稳定性, 提出一种串联双轴片式柔性支撑结构.以多工况下超轻反射镜面形为目标, 应用集成优化方法对该支撑结构进行优化设计, 并对优化后的结构进行重力和温度工况下的静力学分析, 各工况下反射镜面形均方根值均在3.5 nm以内, 远优于设计指标.对研制的反射镜组件粘接强度进行校核, 并对其动力学性能进行有限元分析和试验验证.结果表明, 柔性支撑结构与反射镜粘接面积为1 138 mm2,反射镜组件的X、Y、Z三向的一阶频率都在500 Hz以上.有限元分析结果与试验结果的相对误差均在6.5%以内, 验证了有限元分析模型的正确性, 表明该串联双轴片式柔性支撑结构设计合理, 集成优化方法可靠.
串联柔性结构 集成优化 面形精度 模态分析 随机振动 Series flexible structure Integrated optimization Surface figure Modal analysis Random vibration
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130033
2 长光卫星技术有限公司, 长春 130031
3 中国科学院大学, 北京 100049
为了提高轻小型碳化硅反射镜的面形精度并减轻其加工成本, 针对某空间相机的Φ210 mm SiC反射镜进行超轻量化设计.采用背部三点支撑并优化支撑点的位置, 通过拓扑优化, 得到反射镜背部需保留和可去除材料的分布情况.结合背部开放式、三角形孔的轻量化方案, 确定反射镜轻量化结构的初始模型.应用多目标集成优化方法, 建立以反射镜重量和X向自重工况面形为目标, Z向自重工况面形值为约束的优化模型, 对该反射镜进行了优化设计.优化后反射镜的X向自重工况下RMS值仅为0.18 nm, Z向自重工况下RMS值为2.38 nm, 重量仅为0.568 kg, 面密度达到16.9 kg/m2, X、Y、Z三向基频都在500 Hz以上.本文设计的反射镜结构有良好的力学性能, 本文优化设计方法是合理有效性.
超轻量化 拓扑优化 多目标 集成优化 随机振动 Ultra-lightweight Topology optimization Multi-objective Integrated optimization Random vibration 光子学报
2017, 46(12): 1222001
