针对复杂环境下远距离点目标弱目标探测的需求，设计了红外双波段双视场成像告警系统。为提高其目标探测能力以及环境适应能力，该系统采用高阶非球面，减少系统镜片数量，提高系统 透过率，同时校正轴上、轴外像差及高级像差，提高系统成像质量；采用光学被动消热差方式，实现了光学系统-40～60 ℃的无热化设计。采用旋转电磁铁为驱动元件，实现了80 ms大/小视场切换 速度以确保目标在视场切换过程中不丢失。采用电限位、机械限位以及磁力锁紧机构作为限位组件，实现了大/小视场切换后光轴晃动小于两个像素的稳定精度。设计结果表明，该红外成像告警系 统光机结构设计合理、结构紧凑、成像质量好，满足目标探测要求，在红外成像告警领域具有较好的应用前景。

针对铝合金材料, 设计了大口径红外相机主反射镜, 反射镜口径420 mm。以径厚比、支撑点数量和轻量化结构形式为输入点, 设计了一种背部开放式、三角形轻量化结构和背部3点支撑的结构形式。通过有限元分析软件对反射镜的动态刚度及自重和温度载荷下的面形变化进行了分析。分析结果表明: 反射镜具有高的动态刚度, 反射镜自重工况和-40 ℃均匀温降下, 面形精度RMS分别为30 nm和0.2 nm, 均满足光学设计提出的λ/10(λ=632.8 nm)指标要求, 为大口径铝合金反射镜的设计提供了理论依据。

直升机载光电稳定平台载荷近红外相机在垂直成像过程中会产生像旋, 为了消除像旋, 同时满足载机对光电稳定平台的体积尺寸要求, 提出悬臂式方位框架的结构方案, 建立了方位框架结构的三维模型。利用有限元方法建立仿真模型, 分别进行静力学分析和模态分析, 研究方位框架悬臂结构的合理性。在24.5 kg负载情况下, 设计的方位框架最大变形量为0.025 4 mm, 满足指向精度误差分配要求; 框架结构一阶频率为42.99 Hz, 满足系统伺服带宽要求。

针对某红外相机稳定平台，设计了两轴两框架的结构形式。对相机关键支撑结构件照准架进行了较为详细的结构设计和分析研究。照准架采用一体式半封闭结构，提高了照准架的自身结构刚度，同时避免了大尺寸面的加工变形以及装调问题。建立了照准架的三维模型，并进行了 6g重力、常温和－20℃均匀温降工况下的静力学分析和模态分析研究。分析结果显示，照准架的最大变形为 0.706 mm，最大应力为 47.33 MPa；1阶模态为 53.2 Hz，均满足设计指标。利用有限元软件为红外系统照准架的设计可行性提供了理论依据。

为了减小振动对长焦红外相机成像质量的影响，设计了一套新型减振系统。针对传统减振系统的不足，提出了一种新型减振系统，可以很好地将外框架传递到内框架上的振动隔离掉，通过Matlab采用参数优化算法得到新型减振系统的最优阻尼比ζopt 为0.6532。为了检测新型数减振系统的减振效果，对长焦红外相机进行了有限元分析与试验验证。结果表明，新型减振系统在5～2000 Hz 频带Z向的减振效果高达94.67%，因此可适应宽频带、大幅值随机振动的工作环境，保证了设备的正常工作，提高了成像质量。

轻型双波段航空相机工作时所处的环境条件比较复杂，由于环境的变化，航空相机的焦平面会发生不同程度的偏移，为了保证其成像质量，需要对变化的焦平面加以校正，因此设计了一套调焦机构。该调焦机构选用的是蜗轮蜗杆副以及调焦偏心凸轮的传动方式，调焦偏心凸轮转动带动调焦镜组沿光轴方向平动，从而解决了航空相机的离焦问题。该调焦机构优化后的外形尺寸为96 mm×65 mm×62 mm。对该调焦机构在其有效的工作区间内进行了精度分析，并且对其进行了传动精度实验和晃动精度实验。实验结果表明该调焦机构的传动精度为3.5 μm，最大晃动误差在±3″以内，满足结构空间尺寸和调焦精度的设计要求。

根据现代战争对夜间进行目标跟踪、侦察及监视的迫切需求, 红外光学系统在**领域获得了广泛的应用。与变焦红外光学系统相比, 基于可变冷光阑的变 F数红外光学系统可以进行大视场搜索与极小视场监视的转换, 提高通光孔径利用率, 提高成像质量。随着对视场范围、图像质量、系统小型化等需求的不断提高, 变 F数红外光学系统逐渐凸显其优势。对变 F数光学系统的原理进行了研究, 概述了国内外在变 F数红外光学系统领域的研究进展。通过分析, 提出了系统关键结构可变冷光阑实现的技术路线。最后简要分析了可变冷光阑设计的关键技术。