基于SiC材料的空间相机非球面反射镜结构设计

摘要

SiC材料具有较高的弹性模量,适中的密度,较小的热膨胀系数,较高的导热系数和耐热冲击性,因此具有高的比刚度及高度的尺寸稳定性等一系列优秀的物理性质,特别适合于空间反射镜制造.详细的讨论了设计基于SiC材料空间反射镜的一系列问题,包括径厚比的选择、支撑点数量、轻量化结构形式、材料特性匹配等,提出了一种背部半封闭、三角形孔的轻量化形式,并设计制造了Φ600mm轻量化SiC反射镜实验件.抛光后反射镜面形精度优于λ/20rms.为验证重力变形影响,将反射镜分别旋转了90°和180°,用Zygo干涉仪检验,3个方向检测结果误差均小于λ/100rmss.在此基础上,设计完成了某空间相机中的SiC非球面主镜、次镜、第三镜,结果表明基于SiC材料的反射镜在重力变形、谐振频率、热变形等方面均能满足使用要求,而且与玻璃材料相比,达到轻量化.