輕型大視場(chǎng)光學(xué)遙感器結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性研究.pdf

1、光學(xué)遙感器在運(yùn)載、發(fā)射過(guò)程中所經(jīng)歷的主要環(huán)境就是動(dòng)力學(xué)環(huán)境,它直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性.振動(dòng)、沖擊、過(guò)載等動(dòng)力環(huán)境因素的存在,將導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)中各光學(xué)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(dòng);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(zhǔn)確成像.以離軸TMA望遠(yuǎn)鏡技術(shù)為核心的新型空間光學(xué)對(duì)地觀測(cè)遙感器,不但能獲得優(yōu)良的像質(zhì),而且可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高分辨率、大視場(chǎng)和較輕小的體積.此項(xiàng)技術(shù)的研究無(wú)疑代表著空間光學(xué)對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)

2、域的發(fā)展方向.結(jié)合目前空間光學(xué)成像遙感器的發(fā)展現(xiàn)狀,我國(guó)在高分辨率、大視場(chǎng)光學(xué)遙感器研究方面已取得了很大的進(jìn)展.為從動(dòng)態(tài)環(huán)境角度研究影響空間遙感器結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的強(qiáng)度、剛度等因素,解決工程實(shí)際問(wèn)題,本文主要針對(duì)輕型大視場(chǎng)光學(xué)遙感器開(kāi)展了以下幾個(gè)方面的研究工作:1.在充分了解近年來(lái)國(guó)際高分辨率光學(xué)遙感器發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上,針對(duì)以TMA望遠(yuǎn)技術(shù)為核心的輕型大視場(chǎng)光學(xué)遙感器進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性分析與研究.2.深入研究有限元與結(jié)構(gòu)力學(xué)方面的理

3、論,找出結(jié)構(gòu)靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析建模的主要區(qū)別,探索動(dòng)力學(xué)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(shí)際情況,提高有限元分析精度.3.對(duì)離軸TMA系統(tǒng)的機(jī)械支撐系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模,為實(shí)現(xiàn)輕量化,提高結(jié)構(gòu)固有頻率,光學(xué)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(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)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(shí)對(duì)碳纖維復(fù)合材料與金屬結(jié)構(gòu)件之間的預(yù)埋連接工藝進(jìn)行改進(jìn)研究,由膠接工藝改為螺紋膠

4、接工藝,經(jīng)有限元分析計(jì)算,由于對(duì)桿兩端施加了預(yù)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(xué)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(shí)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(duì)柔性鉸鏈支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)與抗振性能研究,通過(guò)結(jié)構(gòu)模態(tài)分析和動(dòng)力響應(yīng)分析以及試驗(yàn)研究證明,正交雙層柔性鉸鏈具備良好的抗振性能,在動(dòng)態(tài)環(huán)境下有效