2011cb013200-g空間光學(xué)先進(jìn)制造基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)研究

1、項(xiàng)目名稱：空間光學(xué)先進(jìn)制造基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)空間光學(xué)先進(jìn)制造基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)研究研究首席科學(xué)家：李圣怡李圣怡中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)大學(xué)起止年限：2011.112016.82011.112016.8依托部門：國防科技大學(xué)國防科技大學(xué)科學(xué)科學(xué)問題問題三：空三：空間光學(xué)元件多光學(xué)元件多場耦合作用下耦合作用下誤差分離差分離測量原理量原理為了保持地面測量精度和空天使用精度的高度一致，滿足天地一致性條件，1m以上

2、口徑的大鏡需將非制造變形控制在2～3nm范圍內(nèi)，測量和使用條件分離的傳統(tǒng)檢測方法已不能滿足空間大鏡天地一致性的測量要求。需要研究天地環(huán)境差異帶來的重力、溫度、大氣等環(huán)境變化對(duì)測量結(jié)果的耦合作用規(guī)律，基于Couder多點(diǎn)支撐理論和多場耦合下復(fù)雜邊界條件的有限元仿真模型，探討輕量化大鏡的非制造變形受控條件，研究重力和應(yīng)力有效卸載的裝夾設(shè)計(jì)方法；基于復(fù)雜面形C空間理論和光學(xué)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)像差理論，分析復(fù)雜面形姿態(tài)變化對(duì)測量精度的影響規(guī)律，提出計(jì)算

3、機(jī)輔助的優(yōu)化調(diào)控方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)離軸、離焦和光軸位置的精確調(diào)控；分析測量系統(tǒng)的誤差影響因素，提出環(huán)境、光路、補(bǔ)償器精度的受控條件，建立多方法和多姿態(tài)互檢的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)與推斷模型，對(duì)補(bǔ)償光路進(jìn)行有效標(biāo)校，實(shí)現(xiàn)空間輕量化大鏡非制造變形受控的誤差分離測量。主要研究內(nèi)容包括：主要研究內(nèi)容包括：圍繞圍繞科學(xué)科學(xué)問題問題一：功能一：功能結(jié)構(gòu)材料空構(gòu)材料空間光學(xué)光學(xué)鏡體輕量化定量反演量化定量反演設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)與復(fù)合能與復(fù)合能場作用的作用的結(jié)構(gòu)創(chuàng)成機(jī)制，開展以下研究

4、：成機(jī)制，開展以下研究：1）為了保證反射鏡具有足夠的剛度和穩(wěn)定性，同時(shí)最大程度地減小鏡體重量，必須進(jìn)行功能結(jié)構(gòu)一體化材料空間光學(xué)鏡體的輕量化設(shè)計(jì)和加工研究。分析鏡面和安裝面變形的影響因素及其規(guī)律，建立不同支撐方式、重力與熱環(huán)境等多工況條件下鏡體變形的數(shù)學(xué)模型，基于多參數(shù)優(yōu)化和拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)，建立可制造性條件約束的鏡體輕量化結(jié)構(gòu)創(chuàng)新構(gòu)型反演設(shè)計(jì)的新方法；開發(fā)針對(duì)燒結(jié)成型SiC鏡體進(jìn)行超聲等復(fù)合能量磨削的輕量化加工新工藝，分析SiC材料磨削過

5、程中工具與工件之間的作用規(guī)律，揭示材料微觀變形、去除機(jī)理以及亞表層損傷的微觀演化機(jī)制，研究SiC材料高效低損傷加工工藝；以優(yōu)化設(shè)計(jì)的SiC鏡體輕量化結(jié)構(gòu)參數(shù)為依據(jù)，進(jìn)行數(shù)控磨削加工試驗(yàn)，分析復(fù)合能場磨削復(fù)雜薄壁結(jié)構(gòu)時(shí)加工精度、加工效率和結(jié)構(gòu)變形的影響規(guī)律，確定不同形狀、尺寸鏡體輕量化結(jié)構(gòu)的最優(yōu)加工路徑和工藝參數(shù)；分析不同力、熱環(huán)境下輕量化加工后的SiC鏡面和安裝面形狀精度、尺寸精度隨時(shí)間的變化規(guī)律，揭示SiC鏡體輕量化加工結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影

6、響規(guī)律，提出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)與控制方法。2）為了縮短大鏡加工周期、提高加工質(zhì)量，必須提高復(fù)雜面形的磨削精度，控制加工損傷。針對(duì)大口徑空間光學(xué)反射鏡對(duì)加工精度和表面完整性的極高要求以及SiC材料高硬度、高脆性、磨削加工易產(chǎn)生亞表層損傷、砂輪磨損嚴(yán)重影響加工精度等特點(diǎn)，研究SiC材料在力、熱、電等復(fù)合能場作用下超精密微磨的材料去除機(jī)理、表面微觀紋理與亞表層損傷的形成機(jī)制，建立超精密磨削亞表層損傷的檢測和評(píng)價(jià)方法；基于壓痕斷裂力學(xué)理論，揭示大