近年,用于航天环境模拟的光照模拟设备备受关注,其主要包括太阳光照模拟器,灯阵光照模拟器、红外加热笼等。太阳光照模拟设备主要包括灯室、积分器、窗口、反射镜等,因立式光照模拟结构特殊性其金属反射镜需要采用吊挂式结构,结合光照模拟系统高辐照、高热能特点, 会在金属反射镜表面产生较高热射能量, 其载荷作用下的温度均匀性及热变形指标对光照模拟设备的辐照均匀性影响至关重要, 即高辐照吊挂式金属反射镜对热稳定性要求较高。针对高辐照光照环境模拟设备使用的吊挂式米级金属反射镜热稳定性能进行系统性分析,主要针对立式光照模拟设备中使用的单块米级金属反射镜进行热稳定性分析,包括热仿真验证及分析、力学仿真分析、光学仿真分析,最终进行结构优化至满足高辐照光照模拟设备的辐照均匀性指标要求;提出的热稳定性分析方法对后续高辐照立式光照模拟设备中关键部件,吊挂式金属反射镜结构设计提供了指导方法。

为提高太阳模拟器聚光镜的有效聚光效率, 提出一种基于椭球面二项展开式的非标准椭球面聚光镜, 通过改变展开式的二次项系数控制聚光镜面形, 提高聚光镜对氙灯光源离焦发光点的聚光效果, 使第二焦面上的光能分布更为紧凑, 从而提高系统的光能有效利用率。结合具体实例进行数值分析, 并采用蒙特卡洛光线追迹方法模拟实际光照效果。分析结果表明, 在有效辐照面积内非标准椭球面的聚光效率相比传统标准椭球面提升了10%左右。

太阳模拟器能够较准确地模拟太阳辐照的准直性、均匀性和光谱特性, 具有较高的空间外热流模拟精度。其主要用于航天器的热平衡试验、热涂层特性试验和材料老化试验, 可以有效地检验卫星的光辐照性能, 验证航天器的热设计。针对大中型太阳模拟器特性, 设计一种积分器组件, 可承受高温负荷, 保证大中型太阳模拟器的均匀性及辐照度性能指标。介绍了太阳模拟器积分器组件原理, 通过Lighttools、Flunet对积分器组件进行结构设计、热设计及仿真计算。设计结果表明, 中型太阳模拟器辐照面可达到Ф2000mm, 辐照度不均匀性可达到±4%。试验结构表明, 系统辐照面可达到Ф2000mm, 辐照度不均匀性可达到±3.75%, 辐照度最高可达到1.39个太阳常数, 能够满足大中型太阳模拟器使用。

随着航空航天技术的发展,空间环境模拟的需求增多,太阳辐照模拟也备受关注。目前,较为成熟的太阳模拟器多为卧式太阳模拟器,其准直镜机构多采用拼接形式,而立式太阳模拟器具有节省空间的优势,其发展日趋成熟。根据太阳模拟器的总体要求,设计了一种应用于高辐照立式太阳模拟器的大口径俯视多维调节准直镜机构。根据高辐照、低背景工作环境特点,设计了多维可调节柔性吊装机构。为了提高系统的整体调试性能,采用单块整镜结构设计,降低了结构的复杂性。针对以上设计进行了计算及仿真分析,结果显示,柔性吊装机构可以有效平衡准直镜自身重力及环境温度造成的应力变形,最终满足太阳模拟器辐照度及辐照均匀性的使用需求。

为了提高真空低温环境下卫星大型抛物面型天线变形测量的精度, 对摄影测量技术中影响测量精度的主要因素之一测量网形进行了研究。通过理论分析发现, 环拍网形比航带网形更有利于提高抛物面型天线变形测量的精度。为了验证该结论, 设计了不同网形的对比试验, 搭建了针对实现网形拍摄的移动机构, 并以形面偏差的稳定性和长度平均偏差大小作为判断标准, 对直径5 m的抛物面天线模型进行了测量, 测量结果与理论分析一致。

由于光电传感器、数字图像处理、电子元器件等各领域技术的发展，数码相机的成像质量在过去的十年里有了长足的发展。加工成本的下降使光电成像系统在众多领域得到广泛使用，成像镜头和成像系统的成像性能测试和评价也受到广泛的关注。数码相机可以方便地输出计算机识别的数字图像，而数字图像可以用计算机在无人干预的条件下自动处理，这使得数码相机成像质量的客观评测成为可能。在相关标准基础上，研究了数码相机多个参数的客观评测方法与计算方法。在单个参数评测的基础上，用基于属性模型评价的方法综合多个参数，对所评测的数码相机做出一个综合的等级评价和评分。

为满足野外检测多波段光电设备光轴平行性的检校需求，研制了一套便携式多光轴平行性检校系统。系统采用反射式卡塞格林光学系统和ZnS晶体靶板，为被校系统提供无穷远的十字分划目标并以此作为瞄准基准，完成对被校系统电视轴和红外轴之间的平行性检校；采用CCD系统完成分划板十字线和靶纸上激光光斑的采集，并利用数据处理系统检测出分划板十字中心与激光光斑中心位置的偏差量，完成对被校系统激光光轴与可见光轴之间的平行性检校。利用高精度光学角规对所研制的检校系统进行了标定，精度可达亚秒级。实验结果表明，该检校系统测量电视轴与红外轴之间平行性标准不确定度为2″，检校激光瞄准轴与发射轴平行性标准不确定度为5″。