[發明專利]一種深低溫離軸非球面一體式鋁反射鏡結構

在審

• 申請號: 202110736019.2
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113589471A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 李康;鄧家全;賀瑞聰;岳鵬遠;劉志敏;馬龍
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G02B7/198
• 分類號: G02B7/198
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發明提供一種用于深低溫環境下(60k以下)離軸非球面鋁反射鏡結構，在光學鏡面和安裝底座之間設計了質心配重結構，使一體式鋁反射鏡整體的質心與偏移離軸量的光軸盡量重合，解決單點金剛石對離軸非球面反射鏡的加工問題，便于一體式鋁反射鏡結構的一體加工成型；同時引入多處卸載槽，解決加工或安裝后，由于大溫差引起的較大的強迫位移帶來的鏡面面形變差的問題；另外設計了圓形光孔和腰形光孔，使一體式鋁反射鏡結構同時滿足精確定位和避免引入過約束應力；本發明極大程度地減少了加工和裝調誤差，同時使得裝調過程得到極大的改進，減少裝調環節，減少了裝調環節過多導致的不確定性，提升了裝調效率和裝調精度，為光學系統的成像質量提供保障。

技術領域

本發明涉及一種用于深低溫的離軸非球面加工的鋁合金反射鏡，屬于航天器結構技術領域。

背景技術

隨著我國對深空探測光學衛星需求的不斷增長，對光學元件的面形、加工裝調公差和深低溫的環境適應性提出了越來越高的要求，現有的光學元件存在著裝調效率低、深低溫環境適應性差、加工條件限制多、成本高等問題，為滿足對于中小口徑反射鏡的深低溫大溫差適應性、提升裝調效率，金屬反射鏡在太空望遠鏡、偵察衛星等系統中得到了廣泛的應用，鋁合金由于其易加工、密度低、易于主體結構構成無熱化設計及價格便宜等優點，成為反射鏡制造的首選金屬材料，但現有的鋁合金反射鏡應用時，需將單獨的鋁合金反射鏡安裝在支架上，加工和裝調程序復雜，導致引入過約束額外的應力，難以滿足深低溫下探測的精度需求。

發明內容

本發明的目的在于克服上述缺陷，提供一種用于深低溫環境下(60k以下)離軸非球面鋁反射鏡結構，在光學鏡面和安裝底座之間設計了質心配重結構，使一體式鋁反射鏡整體的質心與偏移離軸量的光軸盡量重合，解決單點金剛石對離軸非球面反射鏡的加工問題，便于一體式鋁反射鏡結構的一體加工成型；同時引入多處卸載槽，解決加工或安裝后，由于大溫差引起的較大的強迫位移帶來的鏡面面形變差的問題；另外設計了圓形光孔和腰形光孔，使一體式鋁反射鏡結構同時滿足精確定位和避免引入過約束應力；本發明極大程度地減少了加工和裝調誤差，同時使得裝調過程得到極大的改進，減少裝調環節，減少了裝調環節過多導致的不確定性，提升了裝調效率和裝調精度，從而為光學系統的成像質量提供保障。

為實現上述發明目的，本發明提供如下技術方案：

一種深低溫離軸非球面一體式鋁反射鏡結構，包括一體加工成型的光學鏡面，安裝底座和質心配重結構；

所述質心配重結構設于安裝底座上且與光學鏡面背面連接，為中空結構；

所述質心配重結構用于調整一體式鋁反射鏡結構的質心位置，以便于提升回轉加工過程中的穩定性。

進一步的，所述安裝底座上設有安裝孔，所述安裝孔與螺栓配合，實現安裝底座與外部結構件的固定；

所述安裝底座上還設有圓形光孔和腰形光孔，所述圓形光孔與圓形銷釘配合，實現安裝底座在外部結構件上的定位，所述腰形光孔與圓形銷釘配合，用于限制一體式鋁反射鏡的旋轉且消除因溫度變化產生的應力。

進一步的，所述安裝孔為3個，分別為第一安裝孔，第二安裝孔和第三安裝孔；所述安裝孔為圓形；第一安裝孔和第二安裝孔分別位于質心配重結構的兩側，3個安裝孔的圓心連線為等腰三角形，且等腰三角形的幾何中心與一體式鋁反射鏡的質心在安裝底座所在平面的投影點重合。

進一步的，所述圓形光孔與腰形光孔位于質心配重結構的兩側，腰形光孔的長度方向與光學鏡面背面平行；圓形光孔與腰形光孔形心的連線與腰形光孔的長度方向平行，且該連線通過零件質心在安裝底座所在平面的投影點，以便于保證腰型孔的長邊方向與零件低溫環境下的收縮變形方向一致。

進一步的，所述一體式鋁反射鏡結構中設有卸載槽，用于解決加工或安裝過程中強迫位移以及低溫環境下的收縮變形導致的鏡面面形變差問題。