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大型空间离轴三反相机分体支撑结构设计
被引量：
11
1
作者
宋伟阳
解鹏
王循
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第3期571-581,共11页
针对某1 m分辨率、200 km幅宽的大尺度空间相机框架支撑结构轻质量、高刚度的设计要求,设计了一种轻型分体支撑结构。首先从大型空间离轴三反相机研制需求出发,综合比刚度、热稳定性及加工工艺等因素选择了性能良好的高体份SiCp/Al复合...
针对某1 m分辨率、200 km幅宽的大尺度空间相机框架支撑结构轻质量、高刚度的设计要求,设计了一种轻型分体支撑结构。首先从大型空间离轴三反相机研制需求出发,综合比刚度、热稳定性及加工工艺等因素选择了性能良好的高体份SiCp/Al复合材料;然后以结构质量分数为约束条件,建立以基频为目标函数的拓扑优化数学模型,得到了拓扑结果清晰的各分体结构最优传力路径;进一步对主支撑结构各部分尺寸进行二次优化,得到了各分体结构的最佳构型和最优设计尺寸。设计后的分体支撑结构总重为227.8 kg,轻量化率达到93.9%,满足了高轻量化和高刚度要求。有限元分析结果及力学样机试验结果表明:分体支撑结构满足遥感相机整机基频大于50 Hz的刚度要求,在升温5℃工况下反射镜变形在公差范围之内,完全符合卫星平台对光学载荷的要求;力学样机在振动实验前后反射镜组件相对偏移角度均不超过22″,具有较好的稳定性,证明了拓扑优化和尺寸优化方法的合理性和可行性。本文提出的分体支撑结构设计对大型空间离轴相机支撑设计具有较高的工程实践价值。
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关键词
大型空间相机
拓扑优化
分体支撑
轻量
尺寸优化
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职称材料
空间光学遥感器长条形反射镜集成优化设计
被引量：
4
2
作者
李叶文
李宗轩
+2 位作者
刘瑞婧
宋伟阳
张丽敏
《科学技术与工程》
北大核心
2019年第35期375-381,共7页
针对空间光学遥感器离轴三反光学系统主镜的高轻量化率、高面形精度要求,提出了一种长条形反射镜集成优化的设计方法。首先利用变密度的拓扑优化方法分别得到刚度最大化和一阶频率最大化的反射镜拓扑模型,综合两种拓扑模型得到了反射镜...
针对空间光学遥感器离轴三反光学系统主镜的高轻量化率、高面形精度要求,提出了一种长条形反射镜集成优化的设计方法。首先利用变密度的拓扑优化方法分别得到刚度最大化和一阶频率最大化的反射镜拓扑模型,综合两种拓扑模型得到了反射镜的集成设计方案;然后提出了基于镜面变形值的镜体加强筋变量拓展优化方法,进行了设计变量的灵敏度分析,并对反射镜局部加强筋进行了多变量尺寸优化,得到了该长条形反射镜的最佳轻量化结构;最后对优化结果进行了有限元分析,仿真结果表明反射镜在优化后的面形精度有了显著提升,镜体质量仅为8.65 kg,与实心镜体相比轻量化率达到了80.9%。在Z向1g重力作用下,镜面面形精度峰谷值为23.70 nm, 均方根值为4.54 nm,该优化方法能很好地满足设计要求。
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关键词
空间相机
轻量化设计
集成优化
灵敏度分析
尺寸优化
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职称材料
题名
大型空间离轴三反相机分体支撑结构设计
被引量：
11
1
作者
宋伟阳
解鹏
王循
机构
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
中国科学院大学
中国科学院天基动态快速光学成像技术重点实验室
出处
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第3期571-581,共11页
基金
国家重大科研仪器研制项目资助(No.51827806)。
文摘
针对某1 m分辨率、200 km幅宽的大尺度空间相机框架支撑结构轻质量、高刚度的设计要求,设计了一种轻型分体支撑结构。首先从大型空间离轴三反相机研制需求出发,综合比刚度、热稳定性及加工工艺等因素选择了性能良好的高体份SiCp/Al复合材料;然后以结构质量分数为约束条件,建立以基频为目标函数的拓扑优化数学模型,得到了拓扑结果清晰的各分体结构最优传力路径;进一步对主支撑结构各部分尺寸进行二次优化,得到了各分体结构的最佳构型和最优设计尺寸。设计后的分体支撑结构总重为227.8 kg,轻量化率达到93.9%,满足了高轻量化和高刚度要求。有限元分析结果及力学样机试验结果表明:分体支撑结构满足遥感相机整机基频大于50 Hz的刚度要求,在升温5℃工况下反射镜变形在公差范围之内,完全符合卫星平台对光学载荷的要求;力学样机在振动实验前后反射镜组件相对偏移角度均不超过22″,具有较好的稳定性,证明了拓扑优化和尺寸优化方法的合理性和可行性。本文提出的分体支撑结构设计对大型空间离轴相机支撑设计具有较高的工程实践价值。
关键词
大型空间相机
拓扑优化
分体支撑
轻量
尺寸优化
Keywords
large size space camera
topology optimization
split support
lightweight
size optimization
分类号
V443.5 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
空间光学遥感器长条形反射镜集成优化设计
被引量：
4
2
作者
李叶文
李宗轩
刘瑞婧
宋伟阳
张丽敏
机构
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
中国科学院大学
出处
《科学技术与工程》
北大核心
2019年第35期375-381,共7页
基金
吉林省科技发展计划(20180414066GH)资助
文摘
针对空间光学遥感器离轴三反光学系统主镜的高轻量化率、高面形精度要求,提出了一种长条形反射镜集成优化的设计方法。首先利用变密度的拓扑优化方法分别得到刚度最大化和一阶频率最大化的反射镜拓扑模型,综合两种拓扑模型得到了反射镜的集成设计方案;然后提出了基于镜面变形值的镜体加强筋变量拓展优化方法,进行了设计变量的灵敏度分析,并对反射镜局部加强筋进行了多变量尺寸优化,得到了该长条形反射镜的最佳轻量化结构;最后对优化结果进行了有限元分析,仿真结果表明反射镜在优化后的面形精度有了显著提升,镜体质量仅为8.65 kg,与实心镜体相比轻量化率达到了80.9%。在Z向1g重力作用下,镜面面形精度峰谷值为23.70 nm, 均方根值为4.54 nm,该优化方法能很好地满足设计要求。
关键词
空间相机
轻量化设计
集成优化
灵敏度分析
尺寸优化
Keywords
space camera
lightweight design
integrated optimization
sensitivity analysis
size optimization
分类号
V423.4 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
大型空间离轴三反相机分体支撑结构设计
宋伟阳
解鹏
王循
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
11
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
空间光学遥感器长条形反射镜集成优化设计
李叶文
李宗轩
刘瑞婧
宋伟阳
张丽敏
《科学技术与工程》
北大核心
2019
4
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职称材料
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