[发明专利]无框架拼接式光学窗口设计方法

摘要

本发明提出一种无框架拼接式光学窗口设计方法，该方法采用多个光学窗口拼接成满足载荷的有效总视场的光学窗口外形尺寸，拼接光学窗口拼接处模型为矩形齿状，根据拼接光学窗口使用环境对拼接处光学窗口模型进行有限元仿真及优化，通过不断修改拼接光学窗口拼接处的模型变量反复迭代优化直到满足目标函数值为止为。实现对角线最大尺寸大于500mm的光学窗口设计，为超声速飞行的机载光电设备提供一种拼接处无需结构件支撑的无框架拼接设计方法。

主权项

1.一种无框架拼接式光学窗口设计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：根据系统的指标要求计算出满足载荷的有效总视场的光学窗口外形尺寸，采用多个光学窗口进行拼接；步骤2：对于任意两个相邻需要拼接的光学窗口，采用以下方法设计光学窗口的拼接参数：步骤2.1：两个拼接光学窗口拼接处采用矩形齿拼接，且相互接触表面通过涂胶的方式固定；步骤2.2：确定设计拼接光学窗口的拼接参数为：矩形齿峰值A、矩形齿相邻峰值之间的距离P、光学窗口厚度d、矩形齿槽宽e、光学窗口拼接处的长度L、光学窗口中矩形齿槽底与相对边的距离W、矩形齿顶与光学窗口透光平面的夹角α；步骤2.3：确定两个拼接光学窗口之间拼接参数的约束关系：一个拼接光学窗口的矩形齿状相邻峰值之间的距离P是另一个拼接光学窗口矩形齿槽宽e；两个拼接光学窗口的厚度d相同，两个拼接光学窗口之间夹角θ和矩形齿状顶面与光学窗口透光平面的夹角α之间满足如下关系：α＝180°‑θ；其余参数要求为：步骤2.4：根据步骤2.2确定的拼接参数以及步骤2.3确定的约束关系，确定拼接参数初值，并采用三维构型软件建立拼接光学窗口模型，采用有限元分析软件对拼接光学窗口模型进行有限元仿真分析，得到在使用环境下，拼接光学窗口的表面位移量及对应的坐标；采用光机热耦合分析软件将拼接光学窗口的有限元分析结果拟合成拼接光学窗口Zernike系数，光学设计软件调用拟合后的拼接光学窗口Zernike系数形成拼接光学窗口Zernike面型，输出该拼接光学窗口的光学传递函数值；最后评判输出的光学传递函数值是否不小于理想条件下拼接光学窗口的光学传递函数值的90％，所述理想条件指常温常压状态；如果小于，则修改拼接参数，重复本步骤，直到满足目标为止。