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.

作为空间可见光相机的主要承载结构，机身桁架结构对于保证机身的力学性能至关重要。为了保证空间相机机身的结构刚度和稳定性， 针对机身桁架结构设计进行了研究。研究了桁架的基本结构，分析了支杆力学性能的影响因素，探讨了支杆长度和角度对该机身桁架力学性能的影响。分 析了支杆数量、支撑位置和分布形式对机身力学性能的影响，并分析了“Δ”型和“X”型桁架结构的特点。通过选择合理的支杆数量和分布形式，保 证了机身桁架的力学性能。然后在设计分析的基础上进行了力学试验，验证了机身的力学性能。试验结果表明，该桁架结构的设计能够获得较好的力学性能，满足机 身结构的设计要求。

为了确保成像质量, 空间光学遥感器反射镜既要满足在重力和温度耦合的复杂工况下面形误差的要求, 同时还应具有良好的动态特性。设计了一种圆形小型反射镜, 并类比反射镜径向挠性安装原理设计其柔性支撑结构。采用CAE有限元分析软件对该反射镜的柔性支撑结构的参数进行了优化, 最终确定了一种合理的柔性支撑结构。经过分析计算, 该柔性支撑结构能满足在重力和温度耦合的复杂工况下反射镜面形误差小于λ/50 (λ=0.6328μm)的要求, 反射镜组动态特性良好, 一阶模态大于280Hz。

工程中将实际的非线性系统近似为线性系统，用线性分析方法对所研究的对象进行分析往往会带来较大的求解误差。介绍了产生结构非线性的主要因素，并在接触理论基础上，对某空间相机反射镜组件进行了合理的有限元建模。采用接触非线性分析方法对螺钉预紧时反射镜的响应及在自重和温度载荷作用下反射镜的变形进行了分析。通过比较线性分析与非线性分析的结果表明：采用非线性分析的结果更接近实际；在空间相机的工程分析中，对某些接触部位采用非线性的分析方法可以提高分析精度。

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.