空间大口径拼接反射镜磁通钉扎连接机构的力学特性

摘要

应用于空间光学系统的机械拼接机构存在润滑、热膨胀系数匹配、结构复杂、拼接偏心距小等问题,本文提出了可应用于空间大口径拼接反射镜的磁通钉扎接口方案,采用永磁体的等效电流分布模型并融合磁场法,建立了超导-永磁体磁通钉扎接口的数学模型进行仿真分析,并通过实验验证了模型的有效性。结果表明,超导体-永磁体的间隔在5 mm时,垂直连接刚度ky可达7000 N/m;当磁体-超导体的间隔为10 mm,二者处于中心位置时侧向刚度kx可达3800 N/m;磁通钉扎接口在偏心距Δx=4 mm时的垂直刚度ky相比于Δx=0时下降约20%,刚度下降不显著。相比于传统机械接口,磁通钉扎接口在反射镜对接时具备足够的连接刚度,可以允许更大的偏心距Δx,同时接口的力特性使得拼接镜在重构过程中满足缓冲定位的要求。