[发明专利]一种可变刚度的反射镜支撑设计方法

说明书

本发明公开了一种可变刚度的反射镜支撑设计方法，包括如下步骤，确定反射镜镜体；根据反射镜镜体设计柔性支撑结构，用于反射镜镜体空间定位，并能够适应热稳定性变化要求、以及隔离微振动环境；根据柔性支撑结构设计辅助支撑结构，用于对柔性支撑结构形成保护和增强，满足发射阶段的支撑需求，建立反射镜镜体、柔性支撑结构、辅助支撑结构的有限元模型，通过弹簧单元模拟附加辅助支撑结构进行方案寻优，改变弹簧单元的刚度系数计算柔性支撑结构和反射镜镜体组装在一起后的结构基频，寻找附加辅助支撑结构的最佳结构刚度和刚度调整范围；本发明具有能够充分考虑发射力学环境影响，又能减小或消除在轨环境影响，提高在轨成像质量的有益效果。

技术领域

本发明涉及光学遥感相机反射镜支撑技术领域，尤其涉及一种可变刚度的反射镜支撑设计方法。

背景技术

随着空间光学遥感向高分辨率、大视场方向发展，反射镜口径也越做越大，在反射镜口径较大的情况下能够保证反射镜面形、以及位置稳定性将更加困难，反射镜支撑结构的设计就显得越来越重要，支撑结构是连接反射镜和相机主体结构的关键部组件，其结构形式、材料参数、刚度等指标直接影响反射镜面形、位置精度和抗力学性能；

在地面力学试验和相机发射阶段，要求反射镜支撑结构具有较高的刚度和强度，以抵御发射力学带来的结构振动放大；

在轨工作期间，一方面严酷的外热流环境会导致卫星平台、相机主体以及反射镜出现温差，即使采用精密的主动+被动热控方案以及低热膨胀系数材料，相机主体支撑结构以及反射镜支撑结构仍然会对反射镜面形和位置精度产生较大影响，造成系统成像质量下降，另一方面以线谱和随机谱存在的高频微振动环境会通过支撑结构传递到反射镜引起镜面高频刚体位移抖动，同样造成图像模糊；

上述在轨环境均要求反射镜支撑结构具有较高的柔性，能够将卫星及相机主支撑结构的变形释放或振动隔离；

目前，在反射镜支撑设计过程中主要通过权衡发射阶段高刚度要求和在轨高柔性要求，即反射镜支撑结构一旦确定，刚度不可改变，要求反射镜支撑结构既能适应发射力学环境，又能适应热稳定性指标和微振动影响，这样的设计结果往往通过牺牲部分在轨成像质量来达成；

因此，就以上问题提供一种既能充分考虑发射力学环境影响，又能减小或消除在轨环境影响，提高在轨成像质量的可变刚度的反射镜支撑结构设计方法是必要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种反射镜支撑结构设计方法，既能充分考虑发射力学环境影响，又能减小或消除在轨环境影响，提高在轨成像质量。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明公开的一种可变刚度的反射镜支撑设计方法，包括：

步骤1，确定反射镜镜体，在满足反射镜裸镜相关指标的情况下轻量化设计反射镜镜体，减小反射镜镜体质量，增加反射镜镜体刚度；

步骤2，根据步骤1设计柔性支撑结构，用于反射镜镜体空间定位，并能够适应热稳定性变化要求、以及隔离微振动环境；

步骤3，根据步骤2设计辅助支撑结构，所述辅助支撑结构对步骤2 中的所述柔性支撑结构形成保护和增强，用于满足发射阶段的支撑需求；

步骤4，建立所述反射镜镜体、柔性支撑结构、辅助支撑结构的有限元模型，在方案初期，通过弹簧单元模拟附加所述辅助支撑结构进行方案寻优，改变弹簧单元的刚度系数计算反射镜组件的结构基频，寻找附加所述辅助支撑结构的最佳结构刚度和刚度调整范围；

步骤5，对辅助支撑结构进行详细结构设计和控制方案设计；

步骤6，建立详细的辅助支撑结构模型，复核所述辅助支撑结构模型的正确性。

进一步的，所述柔性支撑结构包括柔性区域和非柔性区域；