均勻載荷作用下膜基反射鏡面形分析和研究.pdf

1、隨著空間光學(xué)的發(fā)展，要求光學(xué)系統(tǒng)的口徑越來越大。采用傳統(tǒng)技術(shù)研制的反射鏡，其口徑與質(zhì)量相互制約，且受到現(xiàn)有運(yùn)載設(shè)備的負(fù)載能力的限制，因此，需要采用新材料和新技術(shù)研制大口徑輕型空間光學(xué)系統(tǒng)。以柔性薄膜為基坯的膜基反射鏡具有重量輕、可折疊和展開、以及成本低等傳統(tǒng)反射鏡無法比擬的特點(diǎn)，在未來大型空間光學(xué)系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。 但是，膜基反射鏡與傳統(tǒng)反射鏡相比，在設(shè)計(jì)和制作上都存在很大的差異。本論文旨在對外加均勻載荷作用下膜基反射鏡

2、的面形情況展開理論分析和研究，主要內(nèi)容包括以下幾個方面。 首先介紹膜基反射鏡的發(fā)展歷史，簡述國內(nèi)外膜基反射鏡研究現(xiàn)狀和發(fā)展情況。 其次，確定了膜基反射鏡成形的數(shù)學(xué)模型。通過分析和比較幾種從薄板模型推導(dǎo)出的薄膜模型及其求解方法(包括Hencky的圓薄膜級數(shù)解、SergeyA.Dimakov提出的薄膜模型解、半球模型等)，得到Dimakov的薄膜模型解與標(biāo)準(zhǔn)拋物面最接近、最吻合，以此方程作為研究均勻載荷作用下膜基反射鏡面形的

3、理論基礎(chǔ)。 然后，采用有限元分析軟件對口徑分別為200mm、300mm和500mm以及不同F(xiàn)數(shù)的膜基反射鏡在均勻載荷作用下的面形情況進(jìn)行了研究和分析，再結(jié)合像差理論，將有限元分析得到的離散數(shù)據(jù)擬合出37項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)Zernike多項(xiàng)式系數(shù)，由此可將成形后的膜基反射鏡的各項(xiàng)像差分離出來。計(jì)算和分析結(jié)果表明，在均勻載荷作用下膜基反射鏡的像差主要是球差。對于同一口徑的膜基反射鏡而言，隨著F數(shù)的增大，球差逐漸變小。若將球差去除，就可以得到接近