某空间遥感器的大长宽比长条形平面镜的要求是在尽量减小重量的前提下，在工作温度为20±5 °C条件下，反射镜的面形误差变化量(Root Mean Square, RMS)值小于λ/50 (λ=632.8 nm)。介绍了反射镜材料和支撑结构材料的选择；对反射镜的轻量化及支撑方式进行了分析。根据反射镜的外形特点，增加了镜背的局部宽度，并将其设计成了背部三点支撑形式。通过有限元分析，优化并确定了反射镜及其柔性支撑结构。反射镜位移及面形的分析结果满足设计指标要求。最后，通过力学环境试验测试了反射镜组件模拟件的力学特性，证明该结构能满足设计要求。

基于椭圆弧柔性铰链兼顾了直梁型柔性铰链运动范围大和圆弧型柔性铰链运动精度高的特点，设计了基于椭圆弧柔性铰链的二维快速控制反射镜系统两轴柔性支撑平台。为使柔性支撑平台快速响应性好，即使其低阶固有频率最大化，对该柔性支撑平台进行了结构优化设计。理论推导了单个柔性铰链最大刚度与许用应力、转角和铰链参数的理论计算公式。然后，采用集**数的分析方法，得出了两轴柔性支撑平台低阶最大固有频率的理论计算公式。由公式可知：在转动惯量一定的情况下，低阶固有频率最大化即为工作方向刚度最大化。最后，通过有限元仿真和实验检测验证了理论计算的准确性， 得到的结果显示：柔性支撑平台的最大固有频率和最大应力的理论值与仿真值的相对误差小于5%，平台工作刚度的理论值与仿真值、实测值的相对误差分别为3.86%和5.75%。仿真和实验结果表明：利用本文推导的理论公式进行柔性支撑平台刚度优化设计，既可以满足工程设计要求，又能省去繁杂的有限元计算。

设计了一种由3组Bipod组成的柔性支撑结构, 用于提高在实际工作条件下小型反射镜的面形精度。首先, 利用伴随变换建立了Bipod及由其组成的支撑结构的柔度矩阵; 利用MATLAB优化Bipod的结构参数, 以满足径向刚度最小时轴向刚度最大的要求。然后, 对优化后的支撑结构施加力和热载荷进行了仿真验证。最后, 利用zygo干涉仪验证该支撑结构的热稳定性。结果表明, Bipod柔性支撑结构在保证反射镜良好热稳定性的同时, 可以有效降低外界动态载荷对反射镜的影响; 不仅具有良好的动态特性, 且能在力热耦合载荷下保持较好的面形。分析显示其1阶固有频率达到1 781.7 Hz, 与理论计算相比, 相对误差约为1%。

为了使月基极紫外相机反射镜组件在月球环境下具有良好的力学和热学稳定性，从而保证相机的成像质量，本文针对月基极紫外相机所处的严酷的力学和温度条件，设计了一种满足月球环境的反射镜组件结构.通过对反射镜组件有限元模型的重力分析、热载荷分析、动态刚度分析以及结构强度分析，结果表明反射镜组件的一阶谐振频率达到354 Hz，在1 g重力作用和ΔT=50℃均匀温变作用下镜面综合面形误差RMS值分别达到3.62 nm和2.46 nm，满足反射镜面形要求.最后，通过静力学面形检测、力学试验、温度适应性试验及成像分辨率测试，结果显示反射镜镜面面形精度RMS值优于14 nm，反射镜组件的设计满足总体指标，验证了该方案的合理性.

针对大口径反射镜柔性支撑结构中柔性槽根部的应力集中问题, 提出将NiTi记忆合金丝复合于柔性槽周边的结构方案, 借助其预应变产生的拉应力来降低柔性槽根部的应力并保证支撑结构柔性。首先, 建立了柔性槽根部的应力分布方程, 得出了柔性槽危险截面位置。然后, 建立了NiTi合金丝的一维本构方程, 设计了桥型和U型两种复合方案, 并对其进行了有限元分析。结果表明, 采用U型复合的柔性支撑结构的应力改善明显优于桥型复合结构, 且对结构柔性影响较小。以NiTi合金丝的拉力F为设计变量, 以支撑结构的最大应力p及变形量δ为优化目标, 对U型复合结构进行了参数优化设计。优化结果表明, 在F为200 N时有最优解, p由76 MPa降到37.9 MPa, δ由0.031 mm微降到0.028 mm, 并且最大应力位置偏离柔性槽根部危险区域。对所提出的U型复合方案进行了随机振动试验, 试验结果表明, 该应力补偿设计有效降低了柔性支撑结构的最大应力。

大口径平面基准仪是在大口径、大视场的空间光学遥感器光学系统装调过程中必须应用的基准工具，随着光学系统的口径和视场的不断增大，平面基准仪口径也不断增大，本文从满足大口径平面基准仪反射镜在复杂的工况下综合面形误差要求的角度出发，介绍了1 000 mm 大口径平面基准仪反射镜及其支撑结构材料的选择，讨论了反射镜的柔性支撑结构的设计方法，并运用CAD/CAE 工程分析软件进行分析及优化，应用有限元法优化出一种合理的反射镜柔性支撑结构。

采用计算机辅助工程分析技术(CAE)对某空间光学遥感器反射镜支撑结构进行设计和分析,针对其在自重工况下满足结构刚度要求的同时热尺寸稳定性显著超差的情况,对支撑结构进行改进,变刚性支撑为柔性支撑,弱化结构刚度,增强结构的柔性。通过对改进后的结构进行建模和仿真分析,调整柔节参数,使反射镜组件在自重工况下满足结构刚度要求的同时,具有良好的热尺寸稳定性,镜面面形精度达到成像质量要求,即PV 值不大于63.2 nm。通过进一步对整个组件结构进行动力学分析可知,结构在正弦扫描和随机振动工况下不会发生颤振、疲劳和破坏。仿真分析结果表明:在柔性结构的调节作用下,反射镜在力和热两种环境约束工况下,面形精度均满足成像质量要求,结构尺寸稳定性好,说明这种柔性支撑结构合理可行。