空间轻小型反射镜柔性支撑设计与动力学分析

• Published in: Guang Dian Gong Cheng = Opto-Electronic Engineering Vol. 45; no. 5; pp. 170686 - 53
• Main Authors: 柳鸣, 张立中, 李响, 李小明, 张家齐, 孟立新, 刘俊杰 / Liu Ming, Zhang, Lizhong, Li, Xiang, Li, Xiaoming, Zhang, Jiaqi, Meng Lixin, Liu, Junjie
• Format: Journal Article
• Language: Chinese; English
• Published: Chengdu Editorial Office of Opto-Electronic Advances 01.05.2018; 天津津航技术物理研究所,天津 300308; 长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心,吉林 长春,130022%天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
• Subjects: Acceleration; Communications systems; Design parameters; Engineering research; Error analysis; Frequency response; Lasers; Microgravity; Modal analysis; Optical communication; Optical tracking; Physics; Random vibration; Resonant frequencies; Spaceborne lasers; Stiffness; Tensile strength; Thermal environments; Tracking systems; Vibration analysis; Paros; China; 动态刚度; surface fig-ure; 轻小型反射镜; 有限元分析; compact reflector subassembly; dynamic stiffness; flexure aupport; finite element analysis; 柔性支撑; 面形精度
• ISSN: 1003-501X
• DOI: 10.12086/oee.2018.170686

针对某星载激光通信中光电跟瞄系统的反射镜组件进行研究，对比了三种柔性支撑方案，结合空间载荷实际应用情景综合评估结构的刚度优势和面形精度。分析结果表明，颈口侧壁开槽的柔性支撑方案在重力和温度变化影响下的面形精度(RMS)可达2.05 nm和8.88 nm，基频模态为926.1 Hz，在保证面形精度的柔性要求与高刚度抵御振动损坏的平衡中，这种柔性设计方案最为合理。进一步完成了柔性支撑结构的参数优化设计并进行了动力学分析，频率响应下应力最大值为96 MPa，小于材料的抗拉强度极限；随机振动分析结果表明，反射镜加速度响应均方根为11.14 g RMS，并满足3σ准则。文章最后通过0.2 g正弦扫频试验，验证了有限元模态分析相对误差为2.4%。实验结果表明，分析结果基本准确可靠，柔性环节设计可靠，满足使用要求。