热成像仪由于工作环境较为恶劣，且自身发热量较大，容易导致热像仪光轴发生热偏移，严重影响其瞄准性能。为了提高红外热像仪的光轴热稳定性，以某型热像仪光轴敏感部件——折转镜为主要研究对象，研究其在不同环境温度条件下的光轴变化情况，并通过构建折转镜的有限元仿真模型以及试验测试系统，获得与试验数据一致性较好的有限元模型；以此为基础，采用基于变密度法的拓扑优化仿真技术，以刚度最大化为设计目标，以体积分数为约束，对折转镜座进行了拓扑优化设计。通过试验测试得出，优化设计的折转镜座的光轴高温偏移量由46.1″减小到25.5″，减小了44.7%，折转镜座的光轴低温偏移量由92.9″减小到51.0″，减小了45.1%，极大地提高了折转镜的光轴热稳定性。最后，将优化后的折转镜安装到某型热像仪中进行整机试验测试，热像仪整机的高温光轴偏移量由0.461 mrad减小到0.340 mrad，下降了26.2%，低温光轴偏移量由0.485 mrad减小到0.296 mrad，下降了39.0%，证明了仿真与拓扑优化模型的可行性与有效性，为后续红外热像仪整机的轻量化设计与性能提升奠定了基础。

自适应光学校正系统的主要功能是校正入射光的波前失真和补偿波前畸变，为了测量自适应光学系统的波前误差，采用非球面技术研制了一种工作波长为1 030 nm的波前检测装置。装置能够探测通光口径为200 mm×80 mm的大尺寸近红外矩形光束的波前，系统的中心视场PV值为0.123 λ，RMS值为0.036 1 λ，成像质量良好。在光学设计的基础上完成了结构设计，并在实验室环境下对该装置进行了组装和测试。测试结果表明，装置的光学参数和机械参数均满足设计的指标要求，可以完成自适应光学系统的波前检测任务。

以线阵LED显示装置设计研究为主体，通过分解装置设计要素，分析装置设计过程中旋转平台的特殊性，从旋转平台供电方式与装置机械结构设计出发，多学科交叉融合保证装置的性能要求。系统以STC89C52单片机为主控单元，配合红外遥控调控显示内容，通过机械设计技术修正装置平衡效果及旋转平台无线供电效果，基于人眼视觉暂留现象原理，利用电机带动旋转平台实现图像显示，采用3D打印技术完成了装置的制作。通过实验发现装置能够稳定、清晰地完成多种状态显示，多学科知识的有机结合有效解决了科学研究中的复杂问题。

月球探测用应急返回车的相关技术研究是我国未来载人登月探测的重要任务。根据应急生保和月面短距离移动需求，本文从安全舒适性、操作可靠性和工作空间出发，设计了一种立方体载人月球应急返回车，对车身构型、折展模式、驱动方式、底盘结构、悬挂转向和车轮等多个模块进行了设计优化，并进行了试制和试验。结果表明，整车能够实现自动折展，具有较高的展/折比（大于17），满足行驶、转向、越障、爬坡等移动需求。