輕型大視場光學遙感器結(jié)構(gòu)動態(tài)特性研究.pdf

1、光學遙感器在運載、發(fā)射過程中所經(jīng)歷的主要環(huán)境就是動力學環(huán)境,它直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性.振動、沖擊、過載等動力環(huán)境因素的存在,將導致光學系統(tǒng)中各光學組成元件間視軸發(fā)生變化,產(chǎn)生離軸、離焦和傾斜等變動;重力引起反射鏡面形精度變化,產(chǎn)生波前畸變.二者均使遙感器不能準確成像.以離軸TMA望遠鏡技術(shù)為核心的新型空間光學對地觀測遙感器,不但能獲得優(yōu)良的像質(zhì),而且可以同時實現(xiàn)高分辨率、大視場和較輕小的體積.此項技術(shù)的研究無疑代表著空間光學對地觀測領(lǐng)

2、域的發(fā)展方向.結(jié)合目前空間光學成像遙感器的發(fā)展現(xiàn)狀,我國在高分辨率、大視場光學遙感器研究方面已取得了很大的進展.為從動態(tài)環(huán)境角度研究影響空間遙感器結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的強度、剛度等因素,解決工程實際問題,本文主要針對輕型大視場光學遙感器開展了以下幾個方面的研究工作:1.在充分了解近年來國際高分辨率光學遙感器發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上,針對以TMA望遠技術(shù)為核心的輕型大視場光學遙感器進行動態(tài)特性分析與研究.2.深入研究有限元與結(jié)構(gòu)力學方面的理

3、論,找出結(jié)構(gòu)靜力學與動力學分析建模的主要區(qū)別,探索動力學分析求解的最佳的建模方案,以使分析模型能最大限度地接近結(jié)構(gòu)實際情況,提高有限元分析精度.3.對離軸TMA系統(tǒng)的機械支撐系統(tǒng)進行動力學建模,為實現(xiàn)輕量化,提高結(jié)構(gòu)固有頻率,光學遙感器系統(tǒng)反射鏡背部加工輕量化孔和選取碳纖維支撐結(jié)構(gòu);對整體結(jié)構(gòu)進行支撐位置優(yōu)化,確定在不攔光前提下支撐結(jié)構(gòu)的最合理支撐位置.同時對碳纖維復合材料與金屬結(jié)構(gòu)件之間的預埋連接工藝進行改進研究,由膠接工藝改為螺紋膠

4、接工藝,經(jīng)有限元分析計算,由于對桿兩端施加了預緊力,提高了整體結(jié)構(gòu)的一階模態(tài)頻率,即提高了結(jié)構(gòu)的剛度.4.從環(huán)境約束角度出發(fā),為了能使遙感器光學系統(tǒng)滿足成像面形精度要求,支撐結(jié)構(gòu)具備良好的剛度,抗振性能好,且同時滿足結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性要求,柔性鉸鏈支撐結(jié)構(gòu)的采用成為解決二者矛盾的關(guān)鍵.本文對柔性鉸鏈支撐結(jié)構(gòu)進行合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計與抗振性能研究,通過結(jié)構(gòu)模態(tài)分析和動力響應分析以及試驗研究證明,正交雙層柔性鉸鏈具備良好的抗振性能,在動態(tài)環(huán)境下有效