红外成像与激光发射系统 共口径结构轻量化设计*

作者：衡楠，郑锋华，李金鹏 日期：2019-10-22/span> 浏览：2511 查看PDF文档

                                                 红外成像与激光发射系统共口径结构轻量化设计*
                                                    衡楠1,2，郑锋华1,2,3，李金鹏1,2,3
(1.中国科学技术大学 南京天文仪器研制中心，江苏 南京 210042；2.中国科学院南京天文仪器研制中心，江苏 南京 210042；3.中国科学院南京天文仪器有限公司，江苏 南京 210042）

摘要：针对某空间红外成像与激光发射共口径光学系统主支撑结构的轻量化设计问题，在低质量及高力学性能的基础上，对主支撑镜筒结构优化、仿真分析以及红外成像系统样机的性能检测等方面进行了研究。首先利用简化载荷的模型，根据变密度法，建立了以支撑镜筒柔度为目标函数，以质量保留比为约束的拓扑优化数学模型，实现了初步轻量化；然后基于响应面法，通过中心复合试验设计了多目标遗传算法，对初步轻量化模型进行了多目标优化，实现了最终轻量化；最后对红外成像系统实物样机的系统调制传递函数和焦距进行了检测。研究结果表明：经两次优化的模型轻量化率提高了13%，1阶固有频率提高了24.7%，最大应力降低了42.3%，最大变形减少了20.7%；实际检测结果显示经优化设计的主支撑结构满足使用要求。

关键词：共口径；轻量化设计；拓扑优化；多目标优化

中图分类号：TH752.2；TH122     文献标识码：A        文章编号：1001-4551(2019)10-1020-07

本文引用格式：
衡楠，郑锋华，李金鹏.红外成像与激光发射系统共口径结构轻量化设计［J］.机电工程，2019，36(10)：1020-1026.
HENG Nan, ZHENG Fenghua, LI Jinpeng. Lightweight for the coaperture structure of a infrared imaging and laser emission system［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2019,36(10):1020-1026.
《机电工程》杂志：http://www.meem.com.cn