基于APDL的大口径反射镜优化设计

摘要

在空间遥感器中，主镜是非常重要的部件，其表面精度将直接影响成像质量，而影响表面精度的因素除了镜面的加工误差外，镜面的自身重量和支撑系统也将产生附加的镜面误差。大口径空间望远镜，光学系统口径约4m，采用可展开方式。其中心固定镜为内切圆直径为2m的八边形反射镜。2m口径主镜中心镜，采用地面定位加卸载的支撑方式，光轴竖直面型需达到总体提出的指标要求，并且重量也需满足要求。以往的设计多是根据设计经验和试验在初期的设计基础上进行小范围的改进，效率低，效果有限。本文通过基于大型通用有限元软件ANSY的APDL语言，进行编程，实现参数化建模，并通过ANSYS提供的优化算法，完成对主镜中心镜进行轻量化设计及卸载点位置的优化，以使得该反射镜在满足面型要求的同时，可以同时满足重量的要求。在获得最优的反射镜构型及卸载点位置后，对反射镜在光轴竖直重力作用下的面型进行了分析，得到了满足要求的结果。