超輕量化SiC反射鏡的優化設計

江 浩， 張 雷

(1.中國科學院長春光學精密機械與物理研究所，長春 130033； 2.中國科學院大學，北京 100049；3.長光衛星技術有限公司，長春 130102)

超輕量化SiC反射鏡的優化設計

江 浩1,2， 張 雷1,3

(1.中國科學院長春光學精密機械與物理研究所，長春 130033； 2.中國科學院大學，北京 100049；3.長光衛星技術有限公司，長春 130102)

針對空間光學遙感器對大口徑主反射鏡質量輕、面形精度高的要求，設計了一種超輕量化SiC反射鏡。首先確定反射鏡的輕量化方案，之后采用集成優化方法，在ISight軟件平臺上集成幾何建模、有限元分析和面形擬合等設計流程并自動化運行。反射鏡結構參數為優化變量，鏡體質量和面形精度RMS值為目標函數。采用第二代非劣排序遺傳算法(NSGA-II)對集成優化模型進行多目標、全局性的優化求解。最后結合制造工藝調整優化結果，得到反射鏡的最終設計方案并仿真分析。結果表明，反射鏡的質量為11.4 kg，面密度為37 kg/m2，光軸水平工況下面形RMS值為1 nm，一階自由模態頻率為1100 Hz。結果驗證了所提出的集成優化方法的有效性。

超輕量化反射鏡； 集成優化設計； 多目標優化； 自動優化； 空間光學遙感器

0 引言

采用大口徑反射鏡是提高空間光學遙感器分辨率

決定輕量化水平的兩個主要因素是反射鏡材料和輕量化結構。反射鏡常用的材料主要有玻璃、鈹和SiC等。SiC的比剛度高，熱脹系數小，導熱系數大，綜合性能突出，是反射鏡的優選材料[2]；在輕量化結構設計方面，傳統的設計方法主要采用試算和對比的手段，設計效率偏低。……