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大口径折射式空间望远镜镜筒结构的优化设计
1
作者
黄志裕
朱俊青
+2 位作者
王永宪
黄炜祺
关英俊
《红外与激光工程》
北大核心
2025年第5期293-303,共11页
针对大口径折射式空间望远镜的轻量化需求,采用拓扑优化与尺寸优化相结合的方法,在经验结构设计的基础上对镜筒结构(Φ154 mm×190 mm)进行优化并重构新构型。首先,建立几何模型并采用有限元分析方法进行拓扑优化,获得合理的结构模...
针对大口径折射式空间望远镜的轻量化需求,采用拓扑优化与尺寸优化相结合的方法,在经验结构设计的基础上对镜筒结构(Φ154 mm×190 mm)进行优化并重构新构型。首先,建立几何模型并采用有限元分析方法进行拓扑优化,获得合理的结构模型;随后,对其进行尺寸优化,确定最优结构参数。基于优化结果重构镜筒模型,并进行力学分析以验证其结构性能。静动力学分析结果表明:在5℃均匀温升和轴向重力耦合工况下,大口径透镜的面形PV值最大为9.62 nm,RMS值最大为2.21 nm,满足PV<λ/10,RMS<λ/50(λ=632.8 nm)的设计要求。系统基频为2074 Hz,满足刚度要求;其镜筒质量从3.022 kg减重至1.053 kg,实现减重65.16%的轻量化效果;最后,通过整机试验测试,系统波像差为0.124λ,成像质量良好,满足空间应用需求。
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关键词
空间望远镜
镜筒结构
拓扑优化
尺寸优化
有限元分析
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职称材料
石墨纤维增强铝基复合材料在空间遥感器镜筒结构中的应用
被引量：
18
2
作者
孙德伟
张广玉
+1 位作者
张其馨
武高辉
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2009年第2期368-374,共7页
为了设计和制造出性能更加优越的空间遥感器,对一种新型航天材料—石墨纤维增强铝基复合材料(Gr/Al com-posite)进行了研究。突破了石墨纤维与铝合金的界面反应控制、纤维铺层和缠绕设计等关键技术,成功制备了石墨纤维增强铝基复合材料...
为了设计和制造出性能更加优越的空间遥感器,对一种新型航天材料—石墨纤维增强铝基复合材料(Gr/Al com-posite)进行了研究。突破了石墨纤维与铝合金的界面反应控制、纤维铺层和缠绕设计等关键技术,成功制备了石墨纤维增强铝基复合材料,材料的密度为2.12×103kg/m3,弹性模量为129 GPa,线膨胀系数为5.0×10-6K-1。针对这种复合材料,摸索出一套完整的加工和后处理工艺,并首次把这种复合材料应用在空间红外遥感器镜筒结构设计中,设计的镜筒较之钛合金镜筒减重31.8%。最后,完成了镜筒组件的加工装配、透镜的装校和随机振动试验。实验结果表明,镜筒组件的一阶谐振频率为284 Hz,高于100 Hz的设计要求,振动试验后光机系统没有发生变化。上述工作表明,石墨纤维增强铝基复合材料在航天遥感领域具有较高的应用价值。
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关键词
石墨纤维增强铝基复合材料
制备方法
空间遥感器
镜筒结构
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职称材料
特大非球面度离轴非球面补偿器结构设计与装调
被引量：
2
3
作者
武中华
袁吕军
+1 位作者
朱永田
何丽
《应用光学》
CAS
CSCD
北大核心
2017年第4期639-643,共5页
针对快焦比特大非球面度离轴非球面反射镜,设计了3片式Offner补偿器。为应对3片式补偿器对中心偏差及镜间隔严格的公差要求,设计了相应的补偿器镜筒结构。该结构使透镜中心倾斜及平移调整相分离,实现补偿器的高精度装调。根据中心偏差...
针对快焦比特大非球面度离轴非球面反射镜,设计了3片式Offner补偿器。为应对3片式补偿器对中心偏差及镜间隔严格的公差要求,设计了相应的补偿器镜筒结构。该结构使透镜中心倾斜及平移调整相分离,实现补偿器的高精度装调。根据中心偏差测量仪的测量结果,2片补偿镜之间倾斜误差4.4″,平移误差3.5μm,镜间隔误差3.8μm;补偿镜组与场镜之间倾斜误差5.3″,平移误差4.2μm,镜间隔误差7.2μm,满足检测使用要求。利用该补偿器及4D动态干涉仪对精抛光阶段的离轴非球面进行检测,面形结果PVq值达到0.135λ,RMS值达到0.019 5λ,优于设计要求。
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关键词
光学检测
离轴非球面
零位补偿器
镜筒结构
设计
补偿器装调
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职称材料
题名
大口径折射式空间望远镜镜筒结构的优化设计
1
作者
黄志裕
朱俊青
王永宪
黄炜祺
关英俊
机构
长春工业大学机电工程学院
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
出处
《红外与激光工程》
北大核心
2025年第5期293-303,共11页
基金
吉林省科技厅重点研发项目(20210201108GX)。
文摘
针对大口径折射式空间望远镜的轻量化需求,采用拓扑优化与尺寸优化相结合的方法,在经验结构设计的基础上对镜筒结构(Φ154 mm×190 mm)进行优化并重构新构型。首先,建立几何模型并采用有限元分析方法进行拓扑优化,获得合理的结构模型;随后,对其进行尺寸优化,确定最优结构参数。基于优化结果重构镜筒模型,并进行力学分析以验证其结构性能。静动力学分析结果表明:在5℃均匀温升和轴向重力耦合工况下,大口径透镜的面形PV值最大为9.62 nm,RMS值最大为2.21 nm,满足PV<λ/10,RMS<λ/50(λ=632.8 nm)的设计要求。系统基频为2074 Hz,满足刚度要求;其镜筒质量从3.022 kg减重至1.053 kg,实现减重65.16%的轻量化效果;最后,通过整机试验测试,系统波像差为0.124λ,成像质量良好,满足空间应用需求。
关键词
空间望远镜
镜筒结构
拓扑优化
尺寸优化
有限元分析
Keywords
space telescope
barrel structure
topology optimization
size optimization
finite element analysis
分类号
TH743 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
石墨纤维增强铝基复合材料在空间遥感器镜筒结构中的应用
被引量：
18
2
作者
孙德伟
张广玉
张其馨
武高辉
机构
哈尔滨工业大学机电工程学院
哈尔滨工业大学材料科学与工程学院
出处
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2009年第2期368-374,共7页
基金
总装备部共用技术预研资助项目
文摘
为了设计和制造出性能更加优越的空间遥感器,对一种新型航天材料—石墨纤维增强铝基复合材料(Gr/Al com-posite)进行了研究。突破了石墨纤维与铝合金的界面反应控制、纤维铺层和缠绕设计等关键技术,成功制备了石墨纤维增强铝基复合材料,材料的密度为2.12×103kg/m3,弹性模量为129 GPa,线膨胀系数为5.0×10-6K-1。针对这种复合材料,摸索出一套完整的加工和后处理工艺,并首次把这种复合材料应用在空间红外遥感器镜筒结构设计中,设计的镜筒较之钛合金镜筒减重31.8%。最后,完成了镜筒组件的加工装配、透镜的装校和随机振动试验。实验结果表明,镜筒组件的一阶谐振频率为284 Hz,高于100 Hz的设计要求,振动试验后光机系统没有发生变化。上述工作表明,石墨纤维增强铝基复合材料在航天遥感领域具有较高的应用价值。
关键词
石墨纤维增强铝基复合材料
制备方法
空间遥感器
镜筒结构
Keywords
Gr/Al composite
preparation method
space remote sensor
body tube structure
分类号
V257 [一般工业技术—材料科学与工程]
TP73 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
特大非球面度离轴非球面补偿器结构设计与装调
被引量：
2
3
作者
武中华
袁吕军
朱永田
何丽
机构
中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所
中国科学院天文光学技术重点实验室
中国科学院大学
出处
《应用光学》
CAS
CSCD
北大核心
2017年第4期639-643,共5页
基金
国家自然科学基金(11203049)
文摘
针对快焦比特大非球面度离轴非球面反射镜,设计了3片式Offner补偿器。为应对3片式补偿器对中心偏差及镜间隔严格的公差要求,设计了相应的补偿器镜筒结构。该结构使透镜中心倾斜及平移调整相分离,实现补偿器的高精度装调。根据中心偏差测量仪的测量结果,2片补偿镜之间倾斜误差4.4″,平移误差3.5μm,镜间隔误差3.8μm;补偿镜组与场镜之间倾斜误差5.3″,平移误差4.2μm,镜间隔误差7.2μm,满足检测使用要求。利用该补偿器及4D动态干涉仪对精抛光阶段的离轴非球面进行检测,面形结果PVq值达到0.135λ,RMS值达到0.019 5λ,优于设计要求。
关键词
光学检测
离轴非球面
零位补偿器
镜筒结构
设计
补偿器装调
Keywords
optical testing
off-axis aspherical surface
null compensator
design of barrel structure
assembling of compensator
分类号
TN247 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
大口径折射式空间望远镜镜筒结构的优化设计
黄志裕
朱俊青
王永宪
黄炜祺
关英俊
《红外与激光工程》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
石墨纤维增强铝基复合材料在空间遥感器镜筒结构中的应用
孙德伟
张广玉
张其馨
武高辉
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2009
18
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
特大非球面度离轴非球面补偿器结构设计与装调
武中华
袁吕军
朱永田
何丽
《应用光学》
CAS
CSCD
北大核心
2017
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
已选择
0
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参考文献
引证文献
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