文章目录

摘要

abstract

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 临近空间球载望远镜概述及发展趋势

    1.2.1 国外球载望远镜

    1.2.2 国内球载望远镜

    1.2.3 球载望远镜发展趋势

1.3 空间反射镜设计及支撑结构国内外发展现状

    1.3.1 反射镜材料概述

    1.3.2 反射镜结构轻量化

    1.3.3 反射镜支撑形式

1.4 主支撑结构概述

    1.4.1 支杆式

    1.4.2 薄壁承力筒式

    1.4.3 桁架式

1.5 研究内容及章节安排

第2章 望远镜主光机系统关键技术指标与设计

2.1 引言

2.2 临近空间环境

2.3 望远镜方案

    2.3.1 主要技术指标

    2.3.2 望远镜光学系统

    2.3.3 主光机系统技术指标要求

2.4 反射镜性能评价方法

    2.4.1 刚体位移

    2.4.2 镜面面形误差统计方法

    2.4.3 Zernike多项式拟合

2.5 设计方法及优化算法

    2.5.1 试验设计方法

    2.5.2 网格变形

    2.5.3 优化算法

2.6 本章小结

第3章 临近空间球载望远镜主镜组件优化研究

3.1 引言

3.2 反射镜支撑原理及支撑方案选择

3.3 初始反射镜设计

    3.3.1 材料选择

    3.3.2 镜体初始参数选取

    3.3.3 主镜工艺改进

3.4 拓扑优化设计

    3.4.1 变密度法

    3.4.2 拓扑优化数学模型

    3.4.3 拓扑优化设计及结果

3.5 主镜参数化设计

    3.5.1 折衷规划数学模型

    3.5.2 主镜参数试验设计方法

    3.5.3 参数化设计数学模型

    3.5.4 参数化设计及结果

3.6 复合支撑指标及功能分配

    3.6.1 指标分配

    3.6.2 功能分配

3.7 复合支撑面形解耦性分析

    3.7.1 理想状态下主镜组件受力分析

    3.7.2 工程中反射镜组件受力分析

    3.7.3 反射镜复合支撑解耦标准

3.8 主镜支撑结构设计

    3.8.1 支撑组件材料选择

    3.8.2 侧支撑设计

    3.8.3 柔性细杆

    3.8.4 横杠优化设计

    3.8.5 转轴设计

3.9 主镜室优化设计

3.10 主镜组件仿真分析

    3.10.1 静力学分析

    3.10.2 模态分析

    3.10.3 运动学解耦性分析

3.11 本章小结

第4章 中心支撑反射镜快速优化研究

4.1 引言

4.2 次镜组件指标分配

4.3 镜体优化设计

    4.3.1 镜体拓扑优化

    4.3.2 镜体集成优化

4.4 柔性支撑选型

4.5 基于网格变形的柔节快速优化设计

    4.5.1 优化数学模型

    4.5.2 优化设计及结果

4.6 本章小结

第5章 临近空间望远镜主支撑结构选型及优化研究

5.1 引言

5.2 主支撑结构性能研究

    5.2.1 光学系统位置公差要求

    5.2.2 主支撑结构性能需求

5.3 典型主支撑结构方案对比分析

    5.3.1 主支撑结构材料

    5.3.2 薄壁承力筒式主支撑

    5.3.3 桁架式主支撑

    5.3.4 方案性能对比

5.4 桁架结构详细设计

5.5 主支撑热补偿设计

5.6 仿真分析

    5.6.1 重力温度耦合影响分析

    5.6.2 模态分析

5.7 本章小结

第6章 主光机系统仿真分析及试验验证

6.1 引言

6.2 主镜组件试验验证

    6.2.1 主镜组件制造工艺流程

    6.2.2 主镜面形检测试验

    6.2.3 主镜力学试验