[发明专利]一种大口径反射镜自适应性支撑方法

说明书

本发明公开了一种大口径反射镜自适应性支撑方法。现有反射镜支撑方式难以同时保证反射镜在自重、温度变化等工况下的面型精度和装配要求。本发明的记忆合金驱动模块均匀六点式分布于柔性支撑模块中，微调柔性支撑模块；三个以上柔性支撑单元沿反射镜周向均布用于支撑反射镜。本发明采用记忆合金的驱动特性，通过中央信号处理器控制记忆合金加热，从而控制记忆合金丝的形变量，并将形变后支撑点的压力值通过压力传感器反馈回中央信号处理器，不断调节来均衡微调柔性支撑模块对支撑部位的受压力，无电机等分块支撑结构的误差影响，自适应性智能调节支撑结构的静态、动态结构刚度，从而减小重力、外载荷、温度变化以及振动等对反射镜面形精度影响。

技术领域

本发明属于空间光学检测技术领域，具体涉及一种大口径反射镜自适应性支撑方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展及对地观测要求的不断提高，高分辨率、宽覆盖、大口径和长聚焦的空间反射镜逐渐成为光学遥感器的主要发展趋势。其中大型的空间光学反射镜型号直径也越来越大(1～4m)，面型要求包括面型误差RMS值(λ为波长)，反射镜的热效应应该满足在20～100K。大口径空间光学反射镜装配是通过支撑结构形成反射镜组件再安装到空间遥感器的主体结构上，影响反射镜的精度的因素包括空间的失重、温度、结构组装、支撑面的加工误差等等。

另外，在例如南极红外测量、深空紫外线测量等反射镜的工作环境是长期处于低温极端工况下测量时，容易发生潮湿和结霜、结冰的情况；此外薄型反射镜和变形反射镜也极易受到温度和载荷的影响，调节系统的分块结构也存在着很大的误差。传统主、副反射镜支撑系统的调节是分成子块调节，通过电机控制触动器在轴向、径向分块进行调节。由于恶劣的环境因素，调节工作精度低，无法满足使用性能要求。

形状记忆合金对原来母相的形状具有记忆功能，可以根据温度的变化产生低温马氏体和高温奥氏体之间的转变，如图1所示。在受到外界压力载荷时会产生形状上的形变，但是受到温度的影响时又会恢复到原来的形状，利用相变能转变为形势能或动能来实现驱动。是一种新型的具有传感和驱动双重效应的合金金属。由于其优越的性能，记忆合金的应用技术越来越得到人们的喜爱，应用的范围也越来越广泛。

但是目前形状记忆合金并没有应用在反射镜支撑领域，若是能合理将形状记忆合金应用在反射镜支撑上，必能提高反射镜的精度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术难以同时保证反射镜在自重、温度变化等工况下的面型精度和装配工艺要求的问题，提供一种大口径反射镜自适应性支撑方法。

本发明具体如下：

步骤一、构建记忆合金驱动模块，并优化计算记忆合金丝的直径d和长度L；所述的记忆合金驱动模块由记忆合金丝和套在记忆合金丝外的弹簧组成；优化计算记忆合金丝的直径d和长度L的具体过程如下：首先，设定外部载荷为W，将弹簧预载荷F_sprL设定为与外部载荷W同向；然后，设定在外部载荷W和弹簧预载荷合力作用下，记忆合金丝在马氏体相变结束时的临界应力为σ₀，以及记忆合金丝输出位移为s；最后，求解记忆合金丝的直径d和长度L如下：

1)由于所以记忆合金丝的横截面积：

其中，A₀为中间参数，则记忆合金丝的直径d₀为中间参数；

由此从记忆合金丝直径系列中选取大于d₀的一个值作为直径d值；