对采用圆锥嵌套Wolter-I型结构的X射线聚焦望远镜在装配过程中产生的面形偏差进行了模拟和分析。首先, 利用ANSYS有限元软件建立二维模型。然后, 以实际装配步骤和夹具为加载和边界条件, 通过分析不同半径镜片的装配过程, 得到了面形偏差与三根压条的载荷关系曲线, 由此优选出了不同半径镜片对应的最佳装配载荷。分析显示: 除对应的最大面形偏差外, 优选出的装配载荷均可控制在0.1 μm以内, 满足装配精度要求, 而且对应装配载荷下玻璃镜片的最大Mises应力也均小于玻璃的强度极限, 不会在装配过程中失效。此外, 建立了三维分析模型并与二维简化模型分析结果进行了比较。结果显示: 计算偏差主要集中在镜片的前、后两端约5 mm范围内, 最大偏差为2.3 μm; 镜片中段两种模型的计算偏差小于0.03 μm, 表明提出的二维简化模型可以用于玻璃镜片装配的快速面形偏差分析和载荷确定。文中对镜片装配过程的分析可为提高装配精度提供理论依据。

针对我国X射线时变与偏振卫星(XTP)项目中高能X射线聚焦望远镜的研制需求,初步设计了嵌套式、类Wolter-I型X射线望远镜并进行了结构优化。基于X射线望远镜的光学设计理论,给出了嵌套式聚焦望远镜的光学结构参数。利用有限元分析软件ABAQUS,建立了嵌套式X射线聚焦望远镜的有限元模型。采用基础激励法模拟了X射线聚焦望远镜模型的随机振动,得到了望远镜结构的应力分布。通过切换层的方式,降低了望远镜结构的应力,达到了多层膜承受应力的要求。该研究为XTP项目中的X射线望远镜载荷设计提供了参考。