留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

空间遥感器高体份SiC/Al复合材料反射镜组件设计

齐光 王书新 李景林

齐光, 王书新, 李景林. 空间遥感器高体份SiC/Al复合材料反射镜组件设计[J]. 中国光学, 2015, 8(1): 99-106. doi: 10.3788/CO.20150801.0099
引用本文: 齐光, 王书新, 李景林. 空间遥感器高体份SiC/Al复合材料反射镜组件设计[J]. 中国光学, 2015, 8(1): 99-106. doi: 10.3788/CO.20150801.0099
QI Guang, WANG Shu-xin, LI Jing-lin. Design of high volume fraction SiC/Al composite mirror in space remote sensor[J]. Chinese Optics, 2015, 8(1): 99-106. doi: 10.3788/CO.20150801.0099
Citation: QI Guang, WANG Shu-xin, LI Jing-lin. Design of high volume fraction SiC/Al composite mirror in space remote sensor[J]. Chinese Optics, 2015, 8(1): 99-106. doi: 10.3788/CO.20150801.0099

空间遥感器高体份SiC/Al复合材料反射镜组件设计

doi: 10.3788/CO.20150801.0099
基金项目: 国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(No.863-2-5-1-13B)
详细信息
    通讯作者:

    齐 光(1981—),男,吉林白城人,硕士研究生,助理研究员,2005年于天津大学获得学士学位,主要从事空间光学仪器光机结构设计方面的研究。E-mail:ygwx01@163.com

    王书新(1981—),男,吉林白城人,博士,助理研究员,2004年、2006年于哈尔滨工业大学分别获得学士、硕士学位,2013年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位,主要从事空间光学仪器光机结构设计方面的研究。E-mail:surrey@139.com

    李景林(1963—),男,吉林长春人,研究员,硕士生导师,1987年于吉林大学获得学士学位,主要从事空间相机光机结构方面的研究。E-mail:aq0183@126.com

  • 中图分类号: V445.8;TH16

Design of high volume fraction SiC/Al composite mirror in space remote sensor

  • 摘要: 为消除反射镜与支撑结构材料线胀系数差异产生的热变形对反射镜面形精度、系统成像质量的影响, 采用高体份SiC/Al复合材料作为新型反射镜组件的材料。首先, 通过合理的结构设计及有限元分析比较, 确定了Ф600 mm口径反射镜结构参数, 然后, 对反射镜组件进行了静力学和动力学分析, 在1 g重力载荷作用下, 反射镜X、Y、Z方向去除刚体位移后的镜面变形RMS值分别为12.6, 12.7, 12.6 nm, 达到了λ/50(λ=632.8 nm)。最后, 为了验证高体份SiC/Al复合材料反射镜组件的结构性能及检验结构在振动条件下的抗干扰能力, 对反射镜组件进行了力学试验, 反射镜组件的一阶谐振频率为556.6 Hz。力学试验前后, 反射镜镜面面形误差RMS分别为0.021λ、0.025λ, 没有明显变化。实验结果表明:高体份SiC/Al复合材料反射镜达到了与SiC材料反射镜相同的设计指标要求, 能够满足空间应用。
  • 图  1  马蹄镜

    Figure  1.  Water chestnut mirror

    图  2  反射镜有限元模型

    Figure  2.  FEM model of the mirror

    图  3  不同镜体厚度、面板厚度的反射镜镜面面形变化曲线

    Figure  3.  Curves of mirror deformation with different mirror thickness and plate thickness

    图  4  镜面面形随不同筋板厚度的变化曲线

    Figure  4.  Curve of mirror deformation with different rib thickness

    图  5  X方向镜面变形图

    Figure  5.  Deformation of mirror in X direction

    图  6  Y方向镜面变形图

    Figure  6.  Deformation of mirror in Y direction

    图  7  Z方向镜面变形图

    Figure  7.  Deformation of mirror in Z direction

    图  8  反射镜组件有限元模型

    Figure  8.  FEM model of mirror component

    图  9  反射镜组件Z方向镜面变形图

    Figure  9.  Deformation of mirror component in Z direction

    图  10  高体份SiC/Al复合材料反射镜组件

    Figure  10.  High volume fraction SiC/Al mirror component

    图  11  反射镜组件加速度响应曲线

    Figure  11.  Response curves of acceleration of mirror component

    图  12  反射镜组件振动前镜面检测

    Figure  12.  Surface figure test of mirror component before vibration

    图  13  反射镜组件振动后镜面检测

    Figure  13.  Surface figure test of mirror component after vibration

    表  1  常用反射镜材料的性能

    Table  1.   Performance of rational materials for mirror

    光学材料密度/ (g·mm-3)弹性模量/ Gpa比刚度热膨胀系数 10-6/K导热系数/ (W·m-1·K-1)比热容/ (J·kg-1·K-1)热稳定性
    1.85287.00155.1411.40216.001 92518.95
    2.33131.0056.222.60137.00710.0052.69
    碳化硅3.20400.00125.002.40155.00650.0064.58
    高体份SiC/Al3.00180.0060.008.00225.00715.0028.13
    下载: 导出CSV

    表  2  不同反射镜厚度、面板厚度面形分析统计

    Table  2.   Mirror surface figure of different plate and mirror thickness(Unit: nm)

    面板厚度/mm反射镜厚度/mm
    100110120130140150160170
    3.08.348.077.797.686.926.766.626.49
    3.57.977.397.127.006.26.055.905.77
    4.07.987.376.936.555.715.565.325.18
    4.58.097.487.036.655.355.175.034.89
    5.08.197.587.046.665.4375.034.784.60
    5.58.307.697.156.765.4375.134.824.52
    6.08.407.797.256.865.545.134.834.52
    6.5-------4.63
    下载: 导出CSV

    表  3  不同筋板厚度面形分析统计

    Table  3.   Mirror surface figure of different rib thickness

    筋板厚度/mm面形PV值/10-8 m
    25.664
    2.55.439
    35.432
    3.55.437
    45.432
    4.55.339
    55.432
    5.55.435
    65.538
    6.55.536
    75.540
    7.55.645
    下载: 导出CSV

    表  4  反射镜组件前3阶模态

    Table  4.   First 3-order modes of mirror component

    阶次频率/Hz振型
    1591反射镜沿着x轴摆动
    2662反射镜绕着x轴转动
    3666反射镜绕着y轴转动
    下载: 导出CSV
  • [1]

    [2]

    [3]

    [4]

    [5]

    [6]

    [7]

    [8]

    [9]

    [10]

    [11]

    [12]

    [13]

  • 加载中
图(13) / 表(4)
计量
  • 文章访问数:  842
  • HTML全文浏览量:  164
  • PDF下载量:  668
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-18
  • 录用日期:  2014-12-16
  • 刊出日期:  2015-01-25

目录

    /

    返回文章
    返回