[发明专利]一种深低温离轴非球面一体式铝反射镜结构

说明书

本发明提供一种用于深低温环境下(60k以下)离轴非球面铝反射镜结构，在光学镜面和安装底座之间设计了质心配重结构，使一体式铝反射镜整体的质心与偏移离轴量的光轴尽量重合，解决单点金刚石对离轴非球面反射镜的加工问题，便于一体式铝反射镜结构的一体加工成型；同时引入多处卸载槽，解决加工或安装后，由于大温差引起的较大的强迫位移带来的镜面面形变差的问题；另外设计了圆形光孔和腰形光孔，使一体式铝反射镜结构同时满足精确定位和避免引入过约束应力；本发明极大程度地减少了加工和装调误差，同时使得装调过程得到极大的改进，减少装调环节，减少了装调环节过多导致的不确定性，提升了装调效率和装调精度，为光学系统的成像质量提供保障。

技术领域

本发明涉及一种用于深低温的离轴非球面加工的铝合金反射镜，属于航天器结构技术领域。

背景技术

随着我国对深空探测光学卫星需求的不断增长，对光学元件的面形、加工装调公差和深低温的环境适应性提出了越来越高的要求，现有的光学元件存在着装调效率低、深低温环境适应性差、加工条件限制多、成本高等问题，为满足对于中小口径反射镜的深低温大温差适应性、提升装调效率，金属反射镜在太空望远镜、侦察卫星等系统中得到了广泛的应用，铝合金由于其易加工、密度低、易于主体结构构成无热化设计及价格便宜等优点，成为反射镜制造的首选金属材料，但现有的铝合金反射镜应用时，需将单独的铝合金反射镜安装在支架上，加工和装调程序复杂，导致引入过约束额外的应力，难以满足深低温下探测的精度需求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种用于深低温环境下(60k以下)离轴非球面铝反射镜结构，在光学镜面和安装底座之间设计了质心配重结构，使一体式铝反射镜整体的质心与偏移离轴量的光轴尽量重合，解决单点金刚石对离轴非球面反射镜的加工问题，便于一体式铝反射镜结构的一体加工成型；同时引入多处卸载槽，解决加工或安装后，由于大温差引起的较大的强迫位移带来的镜面面形变差的问题；另外设计了圆形光孔和腰形光孔，使一体式铝反射镜结构同时满足精确定位和避免引入过约束应力；本发明极大程度地减少了加工和装调误差，同时使得装调过程得到极大的改进，减少装调环节，减少了装调环节过多导致的不确定性，提升了装调效率和装调精度，从而为光学系统的成像质量提供保障。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种深低温离轴非球面一体式铝反射镜结构，包括一体加工成型的光学镜面，安装底座和质心配重结构；

所述质心配重结构设于安装底座上且与光学镜面背面连接，为中空结构；

所述质心配重结构用于调整一体式铝反射镜结构的质心位置，以便于提升回转加工过程中的稳定性。

进一步的，所述安装底座上设有安装孔，所述安装孔与螺栓配合，实现安装底座与外部结构件的固定；

所述安装底座上还设有圆形光孔和腰形光孔，所述圆形光孔与圆形销钉配合，实现安装底座在外部结构件上的定位，所述腰形光孔与圆形销钉配合，用于限制一体式铝反射镜的旋转且消除因温度变化产生的应力。

进一步的，所述安装孔为3个，分别为第一安装孔，第二安装孔和第三安装孔；所述安装孔为圆形；第一安装孔和第二安装孔分别位于质心配重结构的两侧，3个安装孔的圆心连线为等腰三角形，且等腰三角形的几何中心与一体式铝反射镜的质心在安装底座所在平面的投影点重合。

进一步的，所述圆形光孔与腰形光孔位于质心配重结构的两侧，腰形光孔的长度方向与光学镜面背面平行；圆形光孔与腰形光孔形心的连线与腰形光孔的长度方向平行，且该连线通过零件质心在安装底座所在平面的投影点，以便于保证腰型孔的长边方向与零件低温环境下的收缩变形方向一致。

进一步的，所述一体式铝反射镜结构中设有卸载槽，用于解决加工或安装过程中强迫位移以及低温环境下的收缩变形导致的镜面面形变差问题。