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3 m口径空间反射镜的参数优化

王小勇,  张博文,  郭崇岭,  刘湃

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王小勇, 张博文, 郭崇岭, 刘湃. 3 m口径空间反射镜的参数优化[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 205-210. doi: 10.3788/IRLA201948.S118002
引用本文: 王小勇, 张博文, 郭崇岭, 刘湃. 3 m口径空间反射镜的参数优化[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 205-210. doi: 10.3788/IRLA201948.S118002
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Wang Xiaoyong, Zhang Bowen, Guo Chongling, Liu Pai. Parameter optimization of 3 m aperture space-based mirror[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(S1): 205-210. doi: 10.3788/IRLA201948.S118002
Citation: Wang Xiaoyong, Zhang Bowen, Guo Chongling, Liu Pai. Parameter optimization of 3 m aperture space-based mirror[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(S1): 205-210. doi: 10.3788/IRLA201948.S118002
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3 m口径空间反射镜的参数优化

doi: 10.3788/IRLA201948.S118002
  • 1.

    北京空间机电研究所,北京 100094

基金项目: 

国家重点研发计划（2016YFB0500802）

详细信息
    作者简介:

    王小勇(1972-),男,研究员,博士生导师,博士,主要从事大口径空间光学遥感以及视轴稳定控制方面的研究。Email:w8320@126.com

  • 中图分类号: TH751.1;V474.2

Parameter optimization of 3 m aperture space-based mirror

  • 1.

    Beijing Institute of Space Mechanics and Electricity,Beijing 100094,China

  • 摘要: 重力作用下的面形精度是空间反射镜性能的重要方面。以重力作用下的面形RMS为目标函数，基于反射镜结构和支撑点分布的参数化模型对某3 m口径空间反射镜进行了优化。首先，利用经典理论公式确定了支撑点数量和位置，进行了反射镜结构初步设计；其次，根据反射镜轻量化特征和支撑系统运动学设计建立了反射镜结构和支撑点分布的参数化模型；最后，采用Isight软件实现反射镜优化的过程集成和流程自动化，研究了重力作用下面形精度与各参数间的关系。结果表明，优化后反射镜面形RMS值为86.7 nm，相比初步设计的259.4 nm减小了66.6%，满足了项目指标要求。所提出的优化方法结合了支撑系统运动学模型，为采用相似轻量化结构和支撑方案的大口径反射镜优化提供了一种全面、高效的新思路。
    Abstract: Surface shape accuracy under gravity is an important aspect of space-based mirror performance. A 3 m aperture space-based mirror was optimized based on the parametric model of mirror structure and support point distribution, taking the surface shape RMS under the action of gravity as the object function. Firstly, the number and location of the support points were determined by using the classical theoretical formula, and the structure of the mirror was designed preliminarily. Secondly, according to the lightweight characteristics of the mirror and the kinematics design of the support system, the parameterized model of the mirror structure and the support points' distribution was established. Finally, the process integration and process automation of mirror component optimization were realized by using Isight software, and the relationship between the shape accuracy under gravity and various parameters was studied. The results show that the RMS value of the optimized mirror is 86.7 nm, which is 66.6% less than that of the preliminary design 259.4 nm, and meets the requirements of the project. The proposed optimization method combines with the kinematic model of the support system, and provides a comprehensive and efficient new approach for the optimization of large aperture mirrors with similar lightweight structure and support schemes.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-12-13
  • 修回日期:  2019-01-24
  • 刊出日期:  2019-04-25

3 m口径空间反射镜的参数优化

doi: 10.3788/IRLA201948.S118002
  • 1. 北京空间机电研究所,北京 100094
    • 作者简介:

    王小勇(1972-),男,研究员,博士生导师,博士,主要从事大口径空间光学遥感以及视轴稳定控制方面的研究。Email:w8320@126.com

  • 收稿日期: 2018-12-13
  • 修回日期: 2019-01-24
  • 刊出日期: 2019-04-25
基金项目:

国家重点研发计划（2016YFB0500802）

  • 中图分类号: TH751.1;V474.2

摘要: 重力作用下的面形精度是空间反射镜性能的重要方面。以重力作用下的面形RMS为目标函数，基于反射镜结构和支撑点分布的参数化模型对某3 m口径空间反射镜进行了优化。首先，利用经典理论公式确定了支撑点数量和位置，进行了反射镜结构初步设计；其次，根据反射镜轻量化特征和支撑系统运动学设计建立了反射镜结构和支撑点分布的参数化模型；最后，采用Isight软件实现反射镜优化的过程集成和流程自动化，研究了重力作用下面形精度与各参数间的关系。结果表明，优化后反射镜面形RMS值为86.7 nm，相比初步设计的259.4 nm减小了66.6%，满足了项目指标要求。所提出的优化方法结合了支撑系统运动学模型，为采用相似轻量化结构和支撑方案的大口径反射镜优化提供了一种全面、高效的新思路。

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