非均勻溫度變化對卡塞格倫式光學系統(tǒng)的影響分析.pdf

1、航天器在工作過程中，由于軌道及工況的不同，航天器各元件的溫度變化范圍可達零下兩百度至零上百余度。在這種區(qū)別于地表的空間環(huán)境下，光學系統(tǒng)所承受的高低溫、負壓力及宇宙輻射與地表環(huán)境有很大差別，使得光學系統(tǒng)中鏡片的厚度、曲率、折射率與面形等發(fā)生明顯的變化，從而導致系統(tǒng)成像質(zhì)量隨之變化。對于光通信系統(tǒng)，根據(jù)光學鏡頭的工作姿態(tài)，太陽光照對光學系統(tǒng)的熱輻射多為側(cè)入射狀態(tài)，這種側(cè)邊熱輻射將會使光學系統(tǒng)產(chǎn)生非均勻溫度變化。對于光通信常見的卡塞格倫式光學

2、系統(tǒng)，主鏡與次鏡所產(chǎn)生的非均勻溫度分布規(guī)律是不相同的，而鏡片受熱發(fā)生形變后，將會引起光學系統(tǒng)成像質(zhì)量發(fā)生變化?；谝陨显颍n題主要對卡塞格倫式光學系統(tǒng)受側(cè)邊熱輻射后產(chǎn)生的非均勻溫度分布所引起的光學成像變化進行分析，并提出補償措施。
　　本文調(diào)研了目前國內(nèi)外對光學系統(tǒng)受熱分析類文獻，根據(jù)現(xiàn)有的研究內(nèi)容與理論成果，分析其實驗結(jié)論，并根據(jù)衛(wèi)星光通信系統(tǒng)實際情況，提出更適宜針對衛(wèi)星激光通信的光學熱分析理論模型與實驗方案。分析了空間外熱流

3、環(huán)境下不同軌道衛(wèi)星受熱方式的特征與差別，尤其是衛(wèi)星光通信系統(tǒng)受熱情況與卡塞格倫光學系統(tǒng)在不同工況下的受熱變化。另外，通過分析卡塞格倫光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，將熱力學理論與航天器實際情況結(jié)合起來。根據(jù)卡塞格倫光學系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)，分析其在軌運行受熱方式的特征與差別。提出了主、次鏡的穩(wěn)態(tài)非均勻熱分布理論，并根據(jù)熱應力理論研究主、次鏡鏡片的熱力學形變。通過Pro/Engineer軟件建立卡塞格倫光學系統(tǒng)的模型，利用其Pro/Mechanica模塊