激光通信地面終端系統(tǒng)及關(guān)鍵部件靜動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析.pdf

1、計(jì)算物理學(xué)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)為手段和工具，解決復(fù)雜的物理現(xiàn)象問(wèn)題的一門(mén)應(yīng)用型學(xué)科，緊密聯(lián)系著理論物理和實(shí)驗(yàn)物理。物理學(xué)研究中大量的計(jì)算和仿真需求使計(jì)算物理有了飛速發(fā)展，在物理學(xué)的各個(gè)相關(guān)學(xué)科與技術(shù)領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。本課題運(yùn)用有限元分析方法對(duì)激光通信地面終端系統(tǒng)的力學(xué)性能進(jìn)行計(jì)算和模擬仿真，對(duì)實(shí)際應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。
　　激光通信地面光終端作為激光通信的地面發(fā)射端和接收端，承擔(dān)著接收下行鏈路光信號(hào)和發(fā)射上行鏈路光信號(hào)的任務(wù)。

2、為保證星地激光通信的穩(wěn)定可靠，要求地面光終端必須具備優(yōu)異的光機(jī)性能。因此在前期設(shè)計(jì)階段，針對(duì)光軸穩(wěn)定性、鏡面成像質(zhì)量、終端系統(tǒng)靜動(dòng)態(tài)特性等技術(shù)指標(biāo)，對(duì)地面光終端系統(tǒng)及關(guān)鍵部件進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行分析。
　　主鏡作為光終端系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其面型精度對(duì)整個(gè)光終端系統(tǒng)的成像質(zhì)量有重要影響。因此為了提高主鏡面型精度，分別對(duì)18點(diǎn)底支撐和6點(diǎn)側(cè)支撐的位置分布進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。二者都以鏡面面形RMS、PV值最小為優(yōu)化目標(biāo)，優(yōu)化參數(shù)分別為底支撐

3、對(duì)應(yīng)的內(nèi)外圈支撐半徑和側(cè)支撐對(duì)應(yīng)的支撐點(diǎn)角度。結(jié)果表明，支撐位置取最優(yōu)值時(shí)，主鏡面型精度有很大提高。
　　為了保證光終端的光軸指向精度，研究了系統(tǒng)在光軸天頂和水平指向兩種工況下的重力作用變形，計(jì)算了兩種工況下主次鏡變形導(dǎo)致的二者相對(duì)位移和相對(duì)轉(zhuǎn)角，得到了系統(tǒng)主光學(xué)元件的光軸傾斜和離焦量，最后通過(guò)公式計(jì)算得出光軸指向角度，所得結(jié)果滿足技術(shù)指標(biāo)要求。
　　為了提高次鏡結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的抗扭轉(zhuǎn)剛度，分析了在施加不同偏置和預(yù)緊力情況下次鏡結(jié)