基于真空试验的热光学集成分析方法

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1、航天返回与遥感第34卷第1期基于真空试验的热光学集成分析方法赵振明，于波，苏云，张晓晨z帅永，(1北京空间机电研究所，北京100076)(2北京临近空间飞行器系统工程研究所，北京100076)(3哈尔滨工业大学，哈尔滨150001)摘要为了能够有效利用空间光学遥感器(空间相机)真空环境下的试验结果开展相机温度场对光学系统性能影响规律的定量研究．文章在典型热光学集成分析流程的基础上，提出一种基于空间相机真空试验(含热平衡试验和热平衡条件下成像试验)的热光学集成分析方法。通过对关键技术环节的详细描述，论述了实现基于真空试验的光一机

2、一热耦合仿真分析的技术途径。基于真空成像试验的热光学集成分析方法能够有效地将热光学的分析与真空试验数据相结合．获取最为接近相机实际状态的热光学分析模型及方法．从而指导空间相机的光、机、热方案设计及优化。关键词真空试验热光学集成分析光学遥感器空间相机中图分类号V445．8文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1009—8518．2013．01．008文章编号：1009—8518(2013)01-0060-07ThermalOpticalAnalysisMethodBasedonVacuumTestZHAOZhenm

3、in91YUB01SUYunlZHANGXiaochen2SHUAIYon93(1BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity，Beijing100076，China)(2BeijingInstituteofNearspaceVehicle’SSystemEngineering，Beijing100076，China)(3HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)AbstractForbetteranalyzingtemperatu

4、reinfluenceontheopticalperformancebyusingthevacuumtestdata，thecurrentpaperprovidesanewthermalopticalanalysismethodunderthethermalvacuumtest(includingthermalbalancetestandimagingtestinthermalvacuumenvironment)ofspacecamerabasedupontherepresentativeanalysisprocedure．B

5、ydescribingthekeytechnologiesindetail，thispaperindicatesthetechnicalapproachesofthethermal-structural-opticalintegratedanalysis．ThismethodCancombinethethermalopticalanalysisandvacuumtestdataeffectively，andthereforethemostactualthermalopticalanalysismodelCanbeobtaine

6、dtoguidetheconceptandoptimizationofoptical，structuralandthermaldesignsofspacecalTlera．Keywordsvacuumtest；thermalanalysisofopticalintegrated；opticalremotesensor；spacecamera1引言随着对分辨率和成像质量(quality)要求的不断提高，空间相机有逐渐向长焦距、大I：3径发展的趋势。然收稿日期：2012—05—02第1期赵振明等：基于真空试验的热光学集成分析方法6

7、1而长焦距、大口径的光学系统成像质量对相机内部和空间环境的温度变化更加敏感，这使得温度场的变化成为影响光学系统成像质量的最重要因素之一。温度场对光学系统性能的影响十分复杂，周期性的温度变化使光学系统存在径向和轴向温度梯度，非对称分布的热源又使得光学系统出现随机和非对称的温度分布。对于折射式系统．温度变化会引起透镜玻璃的折射率、玻璃表面面型及透镜空间位置的改变，从而造成成像质量下降；对于反射式系统，虽然没有了折射率非均匀性变化的问题．但非均匀的温度场变化会引起反射镜的支承体材料或机械结构尺寸的非均匀性变化。引起反射镜空间位置的改

8、变，此外。反射镜自身温度的改变同样会造成镜面面型的变化，这些都可能会导致成像质量的严重下降。因此在空间相机研制过程中开展详细的热光学集成分析。定量地研究温度场对光学系统性能影响的规律是一项非常重要的工作．也是未来空问相机研制必不可少的工作。美国从20世纪60年代开始光学元件温