一种空间遥感器大口径反射镜组件的支撑结构的制作方法

本申请涉及空间光学遥感技术领域，尤指一种空间遥感器大口径反射镜组件的支撑结构。

背景技术：

光学遥感器用于对地球和太空资源进行普查和详查，在对地观察、太空探测等领域的应用具有重要的科学和经济意义。遥感器中的光学元件-反射镜组件是整个光学系统中最重要的部件,它们的静力学和动力学指标性能直接关系到整个遥感器成像质量的好坏，静力学指标包括：镜面面形精度和空间定位能力(反射镜刚体位移、反射镜倾角)；动力学指标：基频、动态应力和抗疲劳性能。

以传统的背部三点的支撑形式为例说明，具体的支撑结构形式见附图1和附图2，主要包括反射镜1、第一连接螺钉2、第二连接螺钉3、第一定位销钉4、锥套5、柔节6和修研垫7，支撑结构为三组，绕圆周方向120度分布。在柔节6上开有特征柔槽8。

反射镜由于镜面尺寸大，在重力载荷、温度载荷以及反射镜组件装配误差等综合因素的作用下，镜面往往产生严重的变形。重力载荷下的面形变化与柔性支撑结构在反射镜光轴方向的支撑位置关系密切(即柔节的柔性部分与反射镜的中性面存在一个最优支撑位置)，通过优化该尺寸解决重力载荷带来的面形变化，反射镜倾角的变化也与该位置相关，并且该位置对重力载荷下的面形变化和倾角变化的影响是一致的，面形最优时倾角也是最小或者接近最小。而反射镜组件的装配误差和温度载荷带来的面形大小变化主要支撑结构的刚度有关系，刚度越大，这两项误差导致的面形变化越大，为降低反射镜组件的面形精度相对装配误差和温度载荷的敏感度，反射镜组件的支撑结构一般采用柔性支撑结构，相对装配误差和温度载荷，柔节刚度越小，该两项带来的面形变化越小，但是，柔度越大，反射镜在重力载荷下的刚体位移越大，尤其是反射镜组件的动力学性能差，其一：基频低，不能避开发射过程中的主要激振频率，导致组件共振，受到破坏。其二：动应力高，柔节的主要结构就是槽和薄片，在承受主要激振源作用时容易超出材料的强度极限被破坏(即使提升了基频，组件发射转运过程中也会受到大量级的振动激励)。其三：抗疲劳性能差，在发射和卫星工作过程中的各个频段的激振源，会长期作用的柔节的薄片和沟槽处，容易导致柔节疲劳破坏，从而失效。

在重力载荷下刚体位移不超出设计要求的前提下，支撑结构的柔度越大，对温度载荷和装配误差的敏感度越小，反射镜组件的镜面面形精度均方根值越小(重力载荷下的面形变化和倾角变化可以通过调整轴向支撑位置来解决)；而对动力学指标来讲，支撑柔度过大，将导致反射镜组件基频过低，支撑结构阻尼小，动态响应增加，柔性环节处会产生过大的动态应力，容易使支撑受到强度破坏或疲劳破坏而失效。对于传统的被动支撑结构形式来说，静、动力学指标对于支撑结构的刚柔设计要求来讲是矛盾的存在。

技术实现要素：

本申请提供一种空间遥感器大口径反射镜组件的支撑结构，解决现有技术中背部三点支撑方案中主镜组件的动、静力学性能无法同时做到最优的技术问题。

鉴于此，本申请提供一种空间遥感器大口径反射镜组件的支撑结构，包括反射镜、三组柔性支撑组件，所述反射镜上绕圆周方向均匀设置三个锥孔，所述三组柔性支撑组件分别设置在所述锥孔内。

优选地，所述柔性支撑组件包括锥套、柔节，所述锥套与所述锥孔相匹配，所述锥套通过螺钉和销钉固定所述柔节，所述柔节的一端通过螺钉与反射镜连接。

优选地，所述柔节包括连接板、空心圆柱体、柔性头，所述空心圆柱体与所述柔性头之间设置缩颈，所述缩颈为双曲面结构。

优选地，所述柔性头上设置轴向柔槽。

优选地，所述柔节的连接板外侧设置修研垫，所述修研垫与所述连接板之间通过螺钉连接。

优选地，所述缩颈周围和所述轴向柔槽内设置非金属粘弹性阻尼材料。

优选地，所述非金属粘弹性阻尼材料为橡胶，所述橡胶的粘弹系数、灌注量和灌注位置依据设计指标优化确定。

相对于现有技术，本申请的有益效果在于：

本申请涉及的空间遥感器大口径反射镜组件的支撑结构，原理清晰，结构简单，采用金属、非金属匹配融合的复合柔性结构，大大提升了大口径背部三点支撑反射镜组件的静、动力学支撑性能。该结构可以有效支撑2m口径及其以下的天基大口径反射镜。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为现有空间遥感器反射镜组件的后视图；

图2为现有空间遥感器反射镜组件沿c-c方向的剖视图；

图3为图1中柔节结构的示意图；

图4为本申请提供的空间遥感器大口径反射镜组件支撑结构的后视图；

图5为本申请中图4视图的剖视提供沿c-c方向的剖视图；

图6为本申请柔节结构的示意图；

图7为本申请增加非金属粘弹性阻尼材料的柔节结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

本申请主要是针对被动支撑结构形式中的背部三点支撑提出一种新型的支撑理念，本申请的一种空间遥感器大口径反射镜组件的支撑结构，包括反射镜、三组柔性支撑组件，所述反射镜上绕圆周方向均匀设置三个锥孔，所述三组柔性支撑组件分别设置在所述锥孔内。

所述柔性支撑组件包括锥套、柔节，所述锥套与所述锥孔相匹配，所述锥套通过螺钉和销钉固定所述柔节，所述柔节的一端通过螺钉与反射镜连接。

所述柔节包括连接板、空心圆柱体、柔性头，所述空心圆柱体与所述柔性头之间设置缩颈，所述缩颈为双曲面结构。

所述柔性头上设置轴向柔槽。

所述柔节的连接板外侧设置修研垫，所述修研垫与所述连接板之间通过螺钉连接。

所述缩颈周围和所述轴向柔槽内设置非金属粘弹性阻尼材料。

所述非金属粘弹性阻尼材料为橡胶，所述橡胶的粘弹系数、灌注量和灌注位置依据设计指标优化确定。

本申请的金属柔节的缩颈和轴向柔槽，提供了更好的转动柔度和径向移动柔度，相对其它柔性结构形式，该种结构在缓解温度载荷与装配误差引入的镜面面形误差变化方面效果显著，有效保证静力学性能，在此基础上匹配融合高阻尼的橡胶非金属材料，增大基频，降低动态应力，降低响应振幅，提升疲劳寿命。该技术方案从根本上解决采用背部三点支撑的反射镜组件的静、动力学性能对支撑结构刚柔要求不一致带来的矛盾，既保证支撑结构柔度大，同时又具有大阻尼，大幅度提升反射镜组件的各项静力学和动力学性能，实现对天基大口径反射镜的背部三点高性能(反射镜高面形精度和优良的动力学性能)支撑。

实施例1：

请参阅图4、图5、图6、图7，一种空间遥感器大口径反射镜组件的支撑结构，包括反射镜9、三组柔性支撑组件，所述反射镜9上绕圆周方向均匀设置三个锥孔，所述三组柔性支撑组件分别设置在所述锥孔内。

所述柔性支撑组件包括锥套13、柔节14，所述锥套与所述锥孔相匹配，所述锥套通过螺钉和销钉固定所述柔节，所述柔节的一端通过螺钉与反射镜连接。所述柔节14包括连接板19、空心圆柱体20、柔性头21，所述空心圆柱体20与所述柔性头21之间设置缩颈16，所述缩颈16为双曲面结构。

所述柔性头21上设置轴向柔槽17。所述柔节的缩颈16的结构尺寸与轴向柔槽17的结构尺寸与主镜组件的设计输入相关联，依据反射镜尺寸、对温度载荷和装配误差的适应能力完成设计并优化结构参数。

所述柔节的连接板19外侧设置修研垫15，所述修研垫15与所述连接板19之间通过螺钉连接。

所述缩颈16周围和所述轴向柔槽内设置非金属粘弹性阻尼材料18。

所述非金属粘弹性阻尼材料为橡胶，所述橡胶的粘弹系数、灌注量和灌注位置依据设计指标优化确定。

本申请空间遥感器大口径反射镜组件的支撑结构装配实施方法：

1、实施前彻底清洗诸零件，保证无杂质，装配环境要清洁。

2、将大阻尼非金属橡胶材料用环氧树脂胶粘接于图6所示柔节的缩颈16周围和轴向柔槽17内部，非金属材料结构的确定依据反射镜组件对基频大小、动态应力的抑制要求、支撑的疲劳寿命要求来确定。确定阻尼系数的橡胶选择、橡胶的填充量的多少、橡胶的具体填充位置严格按照设计分析模型执行，胶量和填充位置的精确控制要设计与具体柔节形式匹配的工装来协助完成。当金属与非金属两种材料匹配融合的复合柔节粘接完成后，在常压室温下固化1周时间。

3、在金属与非金属两种材料匹配融合的复合柔节具备组件集成状态后，按图4和图5所示的结构形式实施组件装配。详细装配实施如下：

将柔节14与锥套13采用第二螺钉紧11固在一起，第二螺钉11涂抹gd414螺纹防松胶，并且第二螺钉11采用标准力矩紧固，然后在锥套13和柔节14之间配打销钉，销钉也涂gd414螺纹防松胶。将柔节14与锥套13做好标记。其他两套柔性支撑组件装配同上一步。

将三组柔性支撑组件的锥套13的对外粘接锥面涂抹环氧树脂胶，全部用胶覆盖并涂抹均匀，同时在每组柔性支撑组件对应的反射镜锥孔对外粘接面上涂抹环氧树脂胶，全部覆盖并涂抹均匀。将三组柔性支撑组件放置在对应的锥孔内，锥套锥面和锥孔锥面吻合接触，分别沿一个方向对研(顺时针或者逆时针)5-8周。

采用柔节对外连接螺孔定位工装将每个柔节上的六个对外连接螺孔的相对空间位置精确定位，用螺钉连接上，该定位工装作为重物压在三个柔节的对外连接法兰上，保证锥套与锥孔固化过程中粘接牢固。常压室温下固化2周。

固化完成后，将定位工装取下，安装三个修研垫，第一螺钉10采用标准力矩紧固，检测三个俢研件端面的共面度是否优于0.008mm，否则研磨。共面度满足要求后，将紧固俢研件的18个第一螺钉10分别取下，涂抹gd414螺纹防松胶，安装紧固并上标准力矩。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。