1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
设计并研制了碳纤维复合材料主次镜连接筒.根据光学设计中的公差分配, 结合复合材料层合板理论, 分析了复合材料铺层设计对面内刚度和轴向及周向热膨胀系数的影响, 确定了最终的铺层方式.利用有限元软件分析了重力作用下及温度变化时主次镜间的位置变化及连接筒的模态分布.最后, 完成了碳纤维复合材料薄壁连接筒的成型和精加工, 检测了主次镜系统光学性能, 并对装配完成后的相机进行了鉴定级力学试验.分析结果表明: 在1g重力载荷及2℃温升耦合作用下,次镜偏心小于0.002 mm, 次镜倾斜小于2″, 主次镜连接筒及次镜系统组合体基频达到265 Hz, 满足光学设计要求和结构稳定性要求.光学性能检测结果及力学试验结果表明, 主次镜系统波像差满足装配要求, 主次镜连接筒能够承受鉴定级力学试验考核, 连接主次镜的两端响应放大仅1.7倍, 体现了良好的阻尼性能.本文中研制的主次镜连接筒重量仅为6.4 kg, 实现了高轻量化和高刚度, 满足空间相机对主次镜位置精度和稳定性的要求.
空间相机 碳纤维复合材料 主次镜连接筒 铺层设计 工程分析 Space camera Carbon fiber-reinforced plastics Barrel Laminating design Engineering Analysis
1 北京航空航天大学 材料科学与工程学院, 北京 100191
2 航天材料及工艺研究所, 北京 100076
3 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710068
采用碳纤维复合材料（CFRP）制造反射镜是空间光学系统轻量化的发展趋势。详细地阐述了国外科研机构在碳纤维复合材料反射镜方面开展的全面基础研究, 特别是美国复合材料反射镜研究应用公司（CMA）、伦敦大学学院UCL在这方面的研究情况。阐明了以PLANCK、RICH、NPOI和ULTRA等项目的高精度反射镜为典型代表的工程应用情况, 介绍了碳纤维复合材料反射镜的最新研究情况, 包括碳纳米管/环氧树脂制造反射镜和镜面非接触方法加工。
碳纤维复合材料 反射镜 基础研究 工程应用 高精度 carbon fiber composite mirror basic research engineering application high precision
1 中国科学院 西安光学与精密机械研究所，陕西 西安 710068
2 中国科学院 研究生院，北京 100039
碳纤维复合材料目前广泛应用于航天结构高强度要求的场合，对复合材料满足小变形使用要求的刚度设计仍然是航天相机结构设计的难题。通过对共轴三反光学系统公差的分析，给出变形量小于2μm的复合材料的刚度设计要求。根据结构的受力状况建立了物理模型。结合复合材料层压板理论，对碳纤维铺层设计进行了合理的简化，并通过有限元分析软件MSC．Nastran对设计进行了完善和验证。结果表明：设计的碳纤维复合材料镜筒满足了结构端面变形量小于2μm的刚度使用要求。
航天相机 碳纤维复合材料 镜筒 有限元分析 aerospace camera CFC lens barrel FEA
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安,710068
2 陕西盛英科技公司,西安,710049
以大型结构设计软件SolidEdge建立了高分辨率空间相机的精确的几何模型,在此基础上用大型有限元分析软件MSC.Patran建立了相机的有限元模型,并利用MSC/Nastran对该相机整机进行了工程分析.其计算结果与试验结果相差10%以内.
高分辨率空间相机 有限元法 工程分析 High Resolution Space Camera FEM Engineering analysis
