[發明專利]一種充氣展開式光學載荷及其制備方法

有效

• 申請號: 201811534387.3
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109649687B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 徐彥;焦建超;王培棟;方琴
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B64G1/22
• 分類號: B64G1/22
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明公開了一種充氣展開式光學載荷及其制備方法，該光學載荷包括薄膜衍射主鏡、支撐結構及收納結構；薄膜衍射主鏡水平設置，圓周固定有花邊薄膜，支撐結構包括若干根充氣直管和由若干充氣短管首尾相接彼此連通構成的充氣環管，充氣直管與充氣環管相連通且繞充氣環管均勻分布構成錐體，花邊薄膜通過張拉索與充氣環管連接；本發明通過獨特結構設計，可最大限度地降低載荷重量和發射體積，但并不影響利用薄膜衍射主鏡平面聚焦、公差寬松、面密度低等優點，可以實現巨型口徑、超輕遙感器，并用于空間光學成像領域、空間太陽能領域、天基激光領域，可適用于不同量級的微納衛星平臺。

技術領域

本發明涉及航天器結構技術領域，具體是一種充氣展開式光學載荷及其制備方法。

背景技術

隨著航天技術發展，光學載荷趨向于集成化輕型化和多功能化，以減輕重量、降低成本、節省燃料、延長整星壽命。然而，目前在太空中應用的光學載荷的支撐系統主要是機械展開方式，存在重量大和折疊包裝尺寸受限制問題。本發明充氣展開式光學載荷能很好地解決以上問題。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種充氣展開式光學載荷及其制備方法。該光學載荷搭載發射時可折疊收納，在軌可通過充入空氣展開成型。

一種充氣展開式光學載荷，包括：薄膜衍射主鏡、支撐結構及收納結構；所述的薄膜衍射主鏡為圓形水平設置，在圓周固定有均勻的花邊薄膜，支撐結構包括若干根充氣直管和由若干充氣短管首尾相接彼此連通構成的充氣環管，充氣直管下端與充氣環管相接并連通，所述的充氣直管至少為三根，繞充氣環管均勻分布構成錐體，各充氣直管的上端通過轉接管連接為一體作為充氣口；薄膜衍射主鏡設置于充氣環管的里側，其花邊薄膜通過若干沿圓周均勻分布的張拉索與充氣環管相連，所述的充氣環管、充氣直管、花邊薄膜、薄膜衍射主鏡均采用聚酰亞胺薄膜。

在上述技術方案中，進一步的，可以在充氣短管和充氣直管的內壁均布粘接若干鋼質彈性片，充氣展開后為支撐結構提供一定剛度。鋼質彈性片的布置應避開拼縫處。

進一步的，所述收納結構可以為圓錐殼體，沿圓錐殼體內壁均勻設置至少三個圓筒，用于插入充氣直管并粘接固定，所述圓錐殼體的母線斜度和充氣直管構成錐體的斜度一致。

上述光學載荷的制備方法，包括如下步驟：

1)根據裁剪分析得到的裁剪下料圖，采用激光切割機將聚酰亞胺薄膜進行切割，獲得薄膜衍射主鏡、花邊薄膜、若干短管薄膜和直管薄膜裁剪片；

2)按照設計要求，制作用于輔助制備充氣環管的第一拼接模具以及用于輔助充氣直管與充氣環管相貫連接的第二拼接模具；第一拼接模具由兩個相同的鋁合金圓柱狀結構端部拼接組裝而成，模擬充氣短管與充氣短管的連接；第二拼接模具由一個鋁合金圓柱狀結構端部與另一個鋁合金圓柱狀結構中部側面拼接組裝而成，模擬充氣直管和充氣短管相貫連接；

3)利用第一、二拼接模具輔助，將短管薄膜、直管薄膜裁剪片分別包覆于拼接模具上，在拼縫處采用膠水粘接形成管狀結構，對相鄰兩個管狀結構連接處粘接后，取出拼接模具，對所有連接處和拼縫處進行一一粘接，在最后一個連接處，先取出拼接模具，直接采用膠水進行粘接；

4)采用聚酰亞胺膠帶將花邊薄膜粘接于薄膜衍射主鏡圓周，先將花邊薄膜與充氣環管通過張拉索連接固定，再對薄膜衍射主鏡進行調平。

進一步的，所述的聚酰亞胺薄膜可以采用Kapton薄膜，所述的粘接膠水采用聚氨酯雙組分粘合劑，張拉索采用迪尼馬索。

進一步的，該光學載荷的充氣直管可采用Z字形折疊法折疊，充氣環管可對折后采用Z字形折疊法折疊，薄膜衍射主鏡可采用沿膜面環向Z字形折疊，然后繞中心軸線卷曲收攏成一圓柱體的方法折疊。