仪器仪表学报

作者：张成成，何 斌，吕 阳，聂 婷，贺玉坤

单位：张成成,1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，2. 中国科学院大学,,何 斌,1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,,吕 阳,1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，2. 中国科学院大学,,聂 婷,1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,,贺玉坤,1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，2. 中国科学院大学,

关键词：空间跟踪相机;二维摆镜;轻量化;优化设计;有限元分析

基金：国家自然科学基金（62105328）项目资助

根据某空间跟踪遥感相机光学系统特性和工作指标要求,为了达到节约空间、保证相机成像质量的目的,设计了一种适用于小卫星平台的二维摆镜,并对口径为300mm的空间相机用摆镜进行了轻量化设计。以镜体厚度、切角大小、边缘厚度、镜面厚度及轻量化筋的厚度为设计变量,以面形峰值PV不大于63nm和均值方根RMS不大于12nm为边界条件进行了优化,针对单点支撑孔径的参数设计提出了一种将质量、面形峰值PV和均值方根RMS在一定平衡下尽可能小的多目标优化方法。最终优化的反射镜质量仅为0.84kg,轻量化率达到76%。单点柔性支撑结构采用3个相隔120°布置的回形梁作为柔性铰链,与镜座采用一体化设计,结构简单,减少了摆镜组件的转动惯量,提高跟踪相机的响应度。对优化后的摆镜组件进行空间环境校核,摆镜在空间XY微重力工况下的面形RMS值小于6nm,Z向重力、-50℃载荷及3.5rad/s旋转惯性载荷条件下的面形RMS均小于12nm,组件基频为326Hz,最后对面形精度和摆镜定位精度进行了实验验证,证明了该方案的可行性。

来源：2022年第7期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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