针对某Ф2 020 mm主反射镜, 为了保证空间红外相机主反射镜具有良好的面形精度及较高的一阶固有频率, 对其支撑结构进行了针对性研究。根据反射镜的尺寸形状和面形精度要求, 确定了反射镜的背部支撑方案。设计了采用两种柔性方式串联的柔性结构用于主反射镜的支撑, 并确定了柔性环节的应力最大位置。采用有限元方法对反射镜组件在力热耦合状态下进行了仿真分析, 结果表明反射镜全口径最大面形误差RMS值为27.02 nm, 组件一阶谐振频率为95 Hz。对相机处于装调状态装星状态时反射镜的面形进行了有限元分析, 结果表明满足总体对主反射镜的设计要求。

针对大型空间红外相机对复杂支撑功能且重量小、刚度高框架的需求，本文设计了一个全部由桁架杆互相支撑形成的框架， 并通过结构分析、工艺试验和力学试验验证了框架的可行性和可靠性。该框架由58根碳纤维支撑杆和21个接头组合形成相机的主支撑结构，可支撑多个周向分布的光学组件，且满足框架总质量不超过55 kg的要求。介绍了框架的装调和胶接方法和步骤，进行了有限元分析和力学试验，验证了三角形封闭的桁架杆结构在黏接强度降低的情况下，仍能够在相机受力状态下具有足够的安全裕度。力学试验得到框架的一阶谐振频率为90.4 Hz，满足一阶谐振频率不低于60 Hz的要求，与有限元分析结果相符。

针对某离轴多光谱相机焦平面高精度的装调要求, 设计了焦平面组件, 阐述了装调、检测的仪器设备和方法。首先将焦平面组件安装至镜头, 测量并解算出CCD光敏面的角度和位移偏差, 接着根据偏差确定调整垫修研量, 进行初次修垫并重新安装, 然后利用调整工装微调CCD姿态至满足指标要求, 调整垫处打销钉定位, 最后根据拟合出的最佳焦平面位置再次修研调整垫, 利用销钉复位完成装调工作。检测结果表明, 相机的CCD光敏面相对于设计焦平面三维角度偏差分别为Δα=-67″, Δβ=19′, Δγ=132″, 三维位移偏差分别为Δx=-0004 mm, Δy=0006 mm, Δz=-0070 mm, 相机四谱段、全视场MTF优于025, 满足设计和装调要求。测量和解算误差分析表明, 所用的设备与方法能够满足装调精度的要求, 可以为此类相机的研制提供一定的技术参考。

为了解决离轴三反光学系统装调过程中由于连接、紧固、温度变化等产生的应力导致反射镜面形和系统像质恶化的问题，提出了无应力结构设计和装调方法。采用内外框结合的方法设计反射镜组件，同时设置柔性变形环节，增加应力源与镜面间传递距离来削弱应力对反射镜面形的影响。系统框架采用非固定的定位方式，使用3个高精度钢球和相应的锥形孔、V型槽和平面底座约束框架的六自由度，通过两个基准立方镜和莱卡经纬仪监视框架的微位移，数显千分表监视反射镜六维调整架的移动和复位。经初装调和计算机辅助精装调后，系统全视场平均波像差均方根（RMS）值达到0.068λ；修垫、连接后为0.070λ，在奈奎斯特频率处的全视场平均调制传递函数（MTF）为0.720，均满足设计指标，得到的结果证明了装调方法的可行性。

针对离轴多反射式空间相机设计了一种胶接桁架支撑结构。采用T700碳纤维复合材料制造桁架杆, 钛合金材料制造杆接头, J133环氧树脂胶作为黏合剂, 桁架杆两端的钛合金接头作为相机各组件的接口。给出了装调和胶接的辅助设备及相应的方法和步骤: 即利用工装进行预装调, 确定杆接头位置; 然后通过抹胶完成正式装调, 利用定位销钉实现杆接头复位; 最后在室温下固化5~7天, 拆除工装和销钉后桁架装调完毕。有限元分析和力学振动试验表明, 固化完成的桁架一阶谐振频率优于90 Hz, 所支撑镜头的一阶谐振频率优于70 Hz。对力学试验前后桁架的各反射镜接口平面度进行了测量, 结果显示其最大相对偏差为5.3%, 平面度均优于0.15 mm。得到的结果表明该桁架的刚度及尺寸稳定性均满足设计要求。

针对某空间相机的光学设计结果，基于不同材料的机械加工特性，设计了几种结构形式的框架并进行了选型。采用有限元法对各框架的谐振频率进行了分析，对框架的经济性也进行了分析，最终确定了框架的结构形式。选定的框架为全桁架杆结构，重量为57 kg，一阶谐振频率为90.4 Hz。框架组件的力学试验验证表明，其一阶谐振频率为88.7 Hz。分析和试验结果均表明,该框架能够满足设计要求。

针对高分辨率、宽覆盖面积、全天时海洋目标的红外侦察与搜索需求，设计了一种大口径、长焦距的同轴折反射式中波红外光学系统。其工作轨道高度为1200 km，波段为3.7~4.8 μm，星下点地面像元分辨率优于10 m。通过分析计算确定系统焦距为3000 mm，相对孔径为14。采用镜头前组摆扫方式实现了视场角14.203°，地面覆盖宽度为300 km。利用调焦机构在10 ℃~30 ℃温度范围内主动消热差，在奈奎斯特频率21 lp/mm处全视场调制传递函数(MTF)大于0.39，接近衍射极限。实现了100%冷光阑匹配以抑制系统自身的杂散辐射。设计结果表明，该系统各项性能指标和结构的可实现性均满足要求。

介绍了一种小型大变倍比变焦相机的主要技术参数，以及采用的变焦方法; 详细描述了相机的组成结构，其中变倍和补偿透镜组通过滑架在主体内滑动，其运动轨迹取决于导钉在凸轮曲线槽内的运动状态; 阐述了加工和装调过程中为保证相机设计质量而采取的精度保证措施，凸轮曲线槽与滚子的配合间隙应控制在6~ 9 μm，确保主体的刚度和圆柱度，变倍和补偿滑架在主体内滑动时的返回空回误差＜2″，滑架直径D与滑架长度L之间的比值≥1。经高低温和振动试验后检测结果表明：在50 lp/mm空间频率下，相机光学传递函数＞02，相机外景成像清晰，层次分明。

考虑几何精度对三线阵CCD立体测绘相机测绘精度的影响, 研究了测绘相机组合体的装调方法以建立和保证相机的空间几何关系。首先, 介绍了测绘相机组合体的结构和坐标系的定义; 其次, 提出了各基准立方镜和相机的装调要求; 最后, 确定了多相机集成装调流程, 重点介绍了测绘相机的装调步骤。装调结果表明: 各相机的光学传递函数＞02, 畸变＜003%, 测绘相机的空间几何关系满足要求, 提出的集成装调技术有效地保证了测绘相机的空间几何关系。