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大口径主镜轻量化结构参数的优化设计

叶伟楠 董吉洪

叶伟楠, 董吉洪. 大口径主镜轻量化结构参数的优化设计[J]. 中国光学, 2012, 5(3): 222-228. doi: 10.3788/CO.20120503.0222
引用本文: 叶伟楠, 董吉洪. 大口径主镜轻量化结构参数的优化设计[J]. 中国光学, 2012, 5(3): 222-228. doi: 10.3788/CO.20120503.0222
YE Wei-nan, DONG Ji-hong. Optimized design of lightweight structural parameters for large-aperture primary mirror[J]. Chinese Optics, 2012, 5(3): 222-228. doi: 10.3788/CO.20120503.0222
Citation: YE Wei-nan, DONG Ji-hong. Optimized design of lightweight structural parameters for large-aperture primary mirror[J]. Chinese Optics, 2012, 5(3): 222-228. doi: 10.3788/CO.20120503.0222

大口径主镜轻量化结构参数的优化设计

doi: 10.3788/CO.20120503.0222
基金项目: 

国家科技部国际科技合作资助项目(No.2011DFA50590)

详细信息
    通讯作者: 董吉洪
  • 中图分类号: V447.3; TH703

Optimized design of lightweight structural parameters for large-aperture primary mirror

  • 摘要: 针对空间遥感器中大口径主镜的轻量化结构设计引入了基于Kriging近似模型的多目标遗传优化方法,以2 m口径SiC主镜为例对其轻量化结构参数进行了优化设计。采用拉丁超立方法对优化参数进行试验设计,建立了Kriging模型,并用多目标遗传算法迭代求得了最优解。优化后得到了质量为243 kg的2 m口径SiC主镜,其面形精度达到了25.7 nm PV,4.7 nm RMS,轻量化率为84%。 试验结果验证了此优化设计方法的可行性,为大口径主镜的轻量化结构参数优化设计提供了借鉴和参考。
  • [1] 刘宏伟. 基于有限元法的空间相机主镜设计 .长春:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,2003. LIU H W. Design on the primary mirror of a space camera based on finite element method . Changchun:Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences,2003.(in Chinese) [2] ESPIARD J,TARREAU M,BERNIER J,et al.. SOFIA lightweighted primary mirror[J]. SPIE,1998,3352:354-365. [3] 韩媛媛,张宇民,韩杰才,等. 碳化硅反射镜轻量化结构优化设计[J]. 光电工程 ,2006,33(8):123-126. HAN Y Y,ZHANG Y M,HAN J C,et al.. Optimum design of lightweight silicon carbide mirror[J]. Opto-Electronic Eng.,2006,33(8):123-126.(in Chinese) [4] 张学军,李志来,张忠玉. 基于SiC材料的空间相机非球面反射镜结构设计[J]. 红外与激光工程 ,2007,36(5):577-581. ZHANG X J,LI ZH L,ZHANG ZH Y. Space telecope aspherical mirror structure design based on SiC material[J]. Infrared and Laser Eng.,2007,36(5):577-581.(in Chinese) [5] 刘辉,于清华,裴云天. 大口径反射镜轻量化结构比较及面形分析[J]. 光电工程 ,2009,36(11):70-74. LIU H,YU Q H,PEI Y T. Light-weighted structure contrast and deformation analysis of the large mirror[J]. Opto-Electronic Eng.,2009,36(11):70-74.(in Chinese) [6] 杨佳文,黄巧林. 大口径反射镜结构参数优化设计[J]. 中国空间科学技术 ,2011(4):77-83. YANG J W,HUANG Q L. Optimized design of structure parameters for large-aperture mirrors[J]. Chinese Space Science and Technology,2011(4):77-83.(in Chinese) [7] VAN BEERS W C M,KLEIJNEN J P C . Kriging interpolation in simulation:a survey / /Simulation Conference 2004. Proceedings of the 2004 Winter Simulation Conference,Washington,USA,Dec 5-8,2004:107-115. [8] 张润楚,王兆军. 关于计算机试验的设计理论和数据分析[J]. 应用概率统计 ,1994(4):420-435. ZHANG R CH,WANG ZH J. Design theory and data aanlysis of computer experiments[J]. Chinese J. Appl. Probability and Statisties,1994(4):420-435.(in Chinese) [9] KJEIJNEN J P C. An overview of the design an analysis of simulation experiments for sensitivity analysis[J]. European J. Operational Res.,2005,164(2):287-300. [10] 刘洪玉,胡成亮,赵震,等. 多工位锻造工艺的多目标优化算法[J]. 塑性工程学报 ,2010(3):7-11. LIU H Y,HU CH L,ZHAO ZH,et al.. Multi-objective optimization algorithm of multi-station forging process[J]. J. Plasticity Eng., 2010(3):7-11.(in Chinese) [11] 范磊,杨洪波,张景旭,等. 2 m SiC反射镜拱形轻量化结构设计[J]. 光电工程 ,2010,37(10):71-76. FAN L,YANG H B,ZHANG J X,et al.. Lightweight design for 2 m SiC arch mirror[J]. Opto-Electronic Eng.,2010,37(10):71-76(in Chinese) [12] PARKS R E,WORTLEY R W,CANNON J E. Engineering with lightweight mirrors[J]. SPIE,1990,1236:735-743.
  • [1] 赵宇, 苏成志, 赵贵军, 杨光.  φ500 mm超轻量化SiC反射镜结构优化设计 . 中国光学, 2020, 13(6): 1-10. doi: 10.37188/CO.2019-0201
    [2] 汤伟, 刘立生, 刘扬, 邵俊峰, 郭劲.  激光空间合束主镜优化设计与分析 . 中国光学, 2020, 13(3): 442-450. doi: 10.3788/CO.2019-0161
    [3] 安海霞, 邓坤, 闭治跃.  高功率激光装备小型化轻量化技术 . 中国光学, 2017, 10(3): 321-330. doi: 10.3788/CO.20171003.0321
    [4] 张帆, 李景林, 孙斌, 张军, 王书新.  非对称空间光学遥感器主动热控系统多目标优化设计 . 中国光学, 2016, 9(4): 463-471. doi: 10.3788/CO.20160904.0463
    [5] 李宗轩, 金光, 张雷, 孔林.  3.5 m口径空间望远镜单块式主镜技术展望 . 中国光学, 2014, 7(4): 532-541. doi: 10.3788/CO.20140704.0532
    [6] 刘磊, 马军, 郑玉权.  空间微重力下离轴三反相机离焦范围 . 中国光学, 2014, 7(2): 320-325. doi: 10.3788/CO.20140702.0320
    [7] 刘炳强, 张帆, 李景林, 许艳军, 孙斌.  空间相机调焦机构运动同步性误差分析 . 中国光学, 2013, 6(6): 946-951. doi: 10.3788/CO.20130606.946
    [8] 邵亮, 杨飞, 王富国, 吴小霞.  1.2 m轻量化SiC主镜支撑系统优化设计 . 中国光学, 2012, 5(3): 229-234. doi: 10.3788/CO.20120503.0229
    [9] 刘巨.  太阳同步圆轨道空间相机瞬态外热流计算 . 中国光学, 2012, 5(2): 148-153. doi: 10.3788/CO.20120502.0148
    [10] 张景旭.  地基大口径望远镜系统结构技术综述 . 中国光学, 2012, 5(4): 327-336. doi: 10.3788/CO.20120504.0327
    [11] 徐新行, 王兵, 乔健, 刘长顺, 时魁.  快反系统中平面反射镜的轻量化设计 . 中国光学, 2012, 5(1): 35-41. doi: 10.3788/CO.20120501.0035
    [12] 李威, 郭权锋.  碳纤维复合材料在航天领域的应用 . 中国光学, 2011, 4(3): 201-212.
    [13] 郭亮, 吴清文, 曹启鹏, 颜昌翔, 陈立恒, 王领华, 刘伟毅.  空间相机电控机箱的热设计及仿真分析 . 中国光学, 2011, 4(2): 129-138.
    [14] 董吉洪, 王克军, 李延春, 王海萍.  空间遥感器中大口径SiC主镜的轻量化设计 . 中国光学, 2011, 4(2): 118-123.
    [15] 刘秀敏, 何 斌, 沙 巍, 张星祥, 孙 斌, 任建岳.  空间相机主反射镜的拓扑优化设计 . 中国光学, 2010, 3(3): 239-244.
    [16] 韩昌元.  近代高分辨地球成像商业卫星 . 中国光学, 2010, 3(3): 201-208.
    [17] 张新洁, 王树清, 颜昌翔.  空间相机调焦机构的设计与分析 . 中国光学, 2010, 3(5): 462-466.
    [18] 梁九生, 吴清文, 黄涛.  基于LabVIEW的空间相机试验测控系统设计 . 中国光学, 2010, 3(2): 133-139.
    [19] 陈亚, 宋淑梅, 宣斌, 谢京江.  用于超低温环境的轻质反射镜制造技术 . 中国光学, 2010, 3(5): 494-499.
    [20] 黄涛, 吴清文, 梁九生, 余飞, 黎明.  空间相机接触热阻的计算 . 中国光学, 2009, 2(4): 334-339.
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-02-21
  • 修回日期:  2012-03-23
  • 刊出日期:  2012-06-10

大口径主镜轻量化结构参数的优化设计

doi: 10.3788/CO.20120503.0222
    基金项目:

    国家科技部国际科技合作资助项目(No.2011DFA50590)

    通讯作者: 董吉洪
  • 中图分类号: V447.3; TH703

摘要: 针对空间遥感器中大口径主镜的轻量化结构设计引入了基于Kriging近似模型的多目标遗传优化方法,以2 m口径SiC主镜为例对其轻量化结构参数进行了优化设计。采用拉丁超立方法对优化参数进行试验设计,建立了Kriging模型,并用多目标遗传算法迭代求得了最优解。优化后得到了质量为243 kg的2 m口径SiC主镜,其面形精度达到了25.7 nm PV,4.7 nm RMS,轻量化率为84%。 试验结果验证了此优化设计方法的可行性,为大口径主镜的轻量化结构参数优化设计提供了借鉴和参考。

English Abstract

叶伟楠, 董吉洪. 大口径主镜轻量化结构参数的优化设计[J]. 中国光学, 2012, 5(3): 222-228. doi: 10.3788/CO.20120503.0222
引用本文: 叶伟楠, 董吉洪. 大口径主镜轻量化结构参数的优化设计[J]. 中国光学, 2012, 5(3): 222-228. doi: 10.3788/CO.20120503.0222
YE Wei-nan, DONG Ji-hong. Optimized design of lightweight structural parameters for large-aperture primary mirror[J]. Chinese Optics, 2012, 5(3): 222-228. doi: 10.3788/CO.20120503.0222
Citation: YE Wei-nan, DONG Ji-hong. Optimized design of lightweight structural parameters for large-aperture primary mirror[J]. Chinese Optics, 2012, 5(3): 222-228. doi: 10.3788/CO.20120503.0222
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