靜電拉伸薄膜反射鏡多電極分布設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著空間光學(xué)技術(shù)的發(fā)展,空間望遠(yuǎn)鏡主鏡正朝著大口徑和超輕量化方向發(fā)展。薄膜反射鏡與采用傳統(tǒng)技術(shù)研制的反射鏡相比,具有重量輕、伸展性良好、成本低的特點(diǎn),已經(jīng)成為目前研究的熱點(diǎn)之一。
　　研制薄膜反射鏡需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一是薄膜反射鏡的成形控制。本文在現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)之上,開展薄膜反射鏡靜電成形電極分布理論設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究。
　　首先介紹了薄膜反射鏡在空間光學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用背景,概述國(guó)內(nèi)外薄膜反射鏡成形及控制方法的研究現(xiàn)狀。

2、　　然后以材料力學(xué)、彈性力學(xué)和靜電場(chǎng)理論為基礎(chǔ),闡述以薄膜材料為基坯的反射鏡在外加壓強(qiáng)載荷作用下的面形成形理論以及薄膜大撓度形變方程的推導(dǎo),得到沿薄膜反射鏡徑向連續(xù)分布的壓強(qiáng)載荷的解析表達(dá)式以及靜電成形方法中電壓分布的表達(dá)式。對(duì)在多電極分布方式下口徑100mm-1000mm、不同F(xiàn)數(shù)的薄膜反射鏡的面形進(jìn)行仿真分析,將連續(xù)的壓強(qiáng)載荷進(jìn)行離散化并導(dǎo)入ANSYS有限元軟件,得到薄膜反射鏡的三維面形數(shù)據(jù),運(yùn)用Matlab軟件編程以及Zernik

3、e多項(xiàng)式擬合出薄膜反射鏡三維面形,并與標(biāo)準(zhǔn)拋物面比較求出面形誤差的PV值和RMS值。分析了徑向?qū)挾缺壤?、電極環(huán)數(shù)目、口徑和F數(shù)對(duì)面形精度的影響。分析表明,采用中心外電極徑向?qū)挾染榷行碾姌O徑向?qū)挾葹槠?.6倍的分布方式能夠顯著提高薄膜反射鏡的面形精度。
　　在薄膜反射鏡成形理論的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了口徑為200mm、F數(shù)為10的薄膜反射鏡靜電成形實(shí)驗(yàn)。采用自準(zhǔn)直方法獲得平行光束,用于測(cè)量在設(shè)計(jì)的靜電高壓作用下薄膜反射鏡的焦距,并與理論