一种航天轻量化反射镜组件及装配方法组成比例

一种航天轻量化反射镜组件及装配方法。为了解决空间反射镜在稳定支撑前提下，轻量化和支撑强度难以平衡的问题，本发明专利技术提供一种基于参数化设计的航天轻量化反射镜组件及装配方法，尤其是调整了柔性支撑结构，并对反射镜进行了轻量化设计，从而实现了在稳定支撑的同时，兼顾轻量化和支撑强度，对提高空间反射镜面形精度、稳定性和安全性具有重要意义。该航天轻量化反射镜组件，包括轻量化航天反射镜、至少三个柔性两脚架支撑和支撑板，所述柔性两脚架支撑用于将轻量化航天反射镜固定支撑于支撑板上。支撑板上。支撑板上。

【技术实现步骤摘要】
一种航天轻量化反射镜组件及装配方法


[0001]本专利技术属于航天遥感
，具体涉及一种航天轻量化反射镜组件及装配方法，该反射镜组件具有轻量化程度高、装配应力小、装配工艺简单等特点，装配后的航天轻量化反射镜具备高面形精度，同时稳定性好、安全系数高。

技术介绍

[0002]为避开地球大气对天文观测的影响，望远镜从地基发展到了空间。相比于地基望远镜，空间望远镜具有更广泛的可观测波段范围和更高的分辨率。
[0003]根据光学系统的衍射极限角分辨率的计算方法可以得出：光学系统更高的成像质量需要有更大口径的光学反射镜，但由于使用条件的限制，空间反射镜口径的增大会给反射镜结构设计带来非常多的难题；同时，由于空间反射镜在地面环境进行制造、装调和检测，而在微重力的空间环境下运行工作，这种天地环境的不一致性给空间反射镜的设计带来了更多的难题，也提出了更高的要求。
[0004]传统空间反射镜的轻量化结构大都是圆柱形加等尺寸轻量化孔的简单结构形式，难以满足未来空间反射镜更高的轻量化率和面形精度要求；传统反射镜结构设计方法主要为依赖经验和参数分析的方法，难以在结构轻量化率和镜面面形精度上取得更大的突破；传统空间反射镜的支撑结构设计方法往往只考虑了反射镜的固定安全性，刚性连接和过约束经常带来无法预测的装配应力，很难使空间反射镜在各种复杂工况下都能满足高面形精度要求。
[0005]CN202011149347.4提供了一种题为“微型空间遥感器超轻低质心反射镜柔性支撑结构及装配法”的反射镜方案，该结构及方法利用挠性组件自身的弹性变形，协调反射镜与承力结构之间的变形差异，避免反射镜产生内部应力，降低反射镜的面形精度，从根本上解决了超轻低质心反射镜质心O与挠性支撑回转中心不重合引起的弯曲力矩对镜面面形精度的影响；但该结构由于采用单脚结构形式，支撑强度相对受限，在突发高频振动时可能产生移位。
[0006]CN201910097413.9提供了一种题为“大口径反射镜减振柔性支撑结构及反射镜组件”反射镜方案，采用了双脚结构形式，提升了支撑强度，但其U型连接框通过销轴进行固定时，安装较为复杂，且对加工精度要求极高。
[0007]综上，大口径空间反射镜必须能够在各种复杂的环境下(包括变化的重力、温度、及发射过程中的振动影响等)使镜面具有更高的面形精度来保证光学系统的成像质量：同时，大口径空间反射镜也需要尽可能减轻结构的重量，降低发射过程的成本。因此，合理设计空间反射镜轻量化结构，使反射镜具有轻质高刚度的特性，优化反射境的柔性支撑结构，使反射境具有稳定可靠的支撑，能够在有效减轻空间反射镜重量的同时，提高反射镜镜面的面形精度和稳定性是光学系统设计领域亟待解决的问题。

技术实现思路

[0008]为了解决
技术介绍
中空间反射镜在稳定支撑前提下，轻量化和支撑强度难以平衡的问题，本专利技术提供一种基于参数化设计的航天轻量化反射镜组件及装配方法，尤其是调整了柔性支撑结构，并对反射镜进行了轻量化设计，从而实现了在稳定支撑的同时，兼顾轻量化和支撑强度，对提高空间反射镜面形精度、稳定性和安全性具有重要意义
[0009]本专利技术的技术方案如下：
[0010]一种航天轻量化反射镜组件，包括轻量化航天反射镜、至少三个柔性两脚架支撑和支撑板，所述柔性两脚架支撑用于将轻量化航天反射镜固定支撑于支撑板上；
[0011]其特征在于：
[0012]所述轻量化航天反射镜的壳体侧壁上均布有连接孔，连接孔数量与柔性两脚架支撑数量相同；所述柔性两脚架支撑呈人字形，包括两个柔性连杆，两个底座和一个连接单元；所述两个柔性连杆一端分别与两个底座连接，另一端均与连接单元连接，两个柔性连杆的延长线夹角为θ，130
°
≥∠θ≥100
°
，且延长线相交点与轻量化航天反射镜质心所在的中性面共面；所述底座和支撑板之间设置有修切垫；所述连接单元包括插头、粘接件和固定座，所述插头固定设置于粘接件上，用于插入连接孔进行固定；所述粘接件设置于固定座上，粘接件涂胶后粘接于轻量化航天反射镜侧壁的连接孔周围，柔性连杆与固定座两侧固定连接。
[0013]进一步地，所述柔性连杆包括固定连接的下支撑部和上支撑部，下支撑部为工字型结构，上支撑部为一字型结构；所述一字型结构厚度为工字型结构厚度的1/2～1/3；所述工字型结构由厚度相近或相同的下梁、竖梁和上梁组成；下梁与底座连接，上梁与一字型结构连接，竖梁将下梁和上梁连接形成工字型结构；所述一字型结构的宽度与上梁、下梁的长度相近或相同。
[0014]进一步地，所述插头外壁包括4个粘接面，连接孔孔内包括与之相适配的4个孔内粘接面，插头的4个粘接面与各孔内粘接面之间的间隙为0.2mm
‑
0.3mm上，各间隙通过注胶填充。
[0015]进一步地，所述粘接件与航天反射镜侧壁接触的面积为插头截面的50％
‑
60％，在保证粘接强度的基础上降低固化收缩对反射镜面形的影响。
[0016]进一步地，所述轻量化航天反射镜光学反射面厚度与轻量化孔外接圆直径比例≥1:10且边缘减薄部分所占反射镜直径尺寸比例≤30％，可保证反射镜光学加工受磨头压力时的镜面变形小于1/10波长，提高反射镜光学加工效率。
[0017]进一步地，所述柔性两脚架支撑为钛合金材质。
[0018]进一步地，所述支撑板为轻量化金属基碳化硅减重结构。
[0019]一种航天轻量化反射镜组件的装配方法，包括以下步骤：
[0020]1】使反射镜光轴竖直向上，通过精密加工的垫块保证反射镜顶点到支撑板前面板间的光学间距，用塞尺保证柔性两脚架支撑方孔和圆柱形侧壁的胶粘间隙为0.2mm
‑
0.3mm，将柔性两脚架和修切垫通过力矩扳手安装到支撑板上，
[0021]2】用塞尺测量修切垫与支撑板的间隙，重新加工或修切垫片尺寸，保证去除修切垫塞尺后的配合间隙仍在公差范围内；
[0022]3】通过专用的注胶工装在配合间隙处注入环氧结构胶，并在18℃
‑
22℃条件下静
置40～50h，以减小环氧结构胶固化产生的收缩应力；
[0023]4】对反射镜翻转进行干涉仪面形检测，检测结果显示可见光成像反射镜面形误差优于16nm RMS即为合格。
[0024]本专利技术解决技术问题所采取的方案如下：
[0025]1.轻量化反射镜为碳化硅材料，采用拱形结构，侧壁以120度间距开三个方孔，背部为开放式轻量化孔结构，光学反射面厚度与轻量化孔尺寸保证一定比例以保证光学加工时变形小于1/20波长，边缘部分在光学加工时由专用工装支撑以减小变形。采用这种高轻量化结构使反射镜重量大大减轻。
[0026]2.柔性支撑采用两脚架结构，与反射镜为嵌入式连接，柔性支撑的方形头部与反射镜的方孔配合粘接，柔性支撑的圆柱面与反射镜侧壁配合粘接，嵌入式和侧壁粘接有效增大了接触面积，提高了产品发射时力学环境下的安全性。
[0027]3.柔性支撑通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航天轻量化反射镜组件，包括轻量化航天反射镜、至少三个柔性两脚架支撑和支撑板，所述柔性两脚架支撑用于将轻量化航天反射镜固定支撑于支撑板上，其特征在于：所述轻量化航天反射镜的壳体侧壁上均布有连接孔，连接孔数量与柔性两脚架支撑数量相同；所述柔性两脚架支撑呈人字形，包括两个柔性连杆，两个底座和一个连接单元；所述两个柔性连杆一端分别与两个底座连接，另一端均与连接单元连接，两个柔性连杆的延长线夹角为θ，130
°
≥∠θ≥100
°
，且延长线相交点与轻量化航天反射镜质心所在的中性面共面；所述底座和支撑板之间设置有修切垫；所述连接单元包括插头、粘接件和固定座，所述插头固定设置于粘接件上，用于插入连接孔进行固定；所述粘接件设置于固定座上，粘接件涂胶后粘接于轻量化航天反射镜侧壁的连接孔周围，柔性连杆与固定座两侧固定连接。2.根据权利要求1所述的航天轻量化反射镜组件，其特征在于：所述航天轻量化反射镜组件，包所述柔性连杆包括固定连接的下支撑部和上支撑部，下支撑部为工字型结构，上支撑部为一字型结构；所述一字型结构厚度为工字型结构厚度的1/2～1/3；所述工字型结构由厚度相近或相同的下梁、竖梁和上梁组成；下梁与底座连接，上梁与一字型结构连接，竖梁将下梁和上梁连接形成工字型结构；所述一字型结构的宽度与上梁、下梁的长度相近或相同。3.根据权利要求2所述的航天轻量化反射镜组件，其特征在于：所述插头外壁包括4个粘接面，连接孔孔内包括与之相适配的4个孔内粘接面，插头的...

【专利技术属性】
技术研发人员：凤良杰，成鹏飞，王炜，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：