静止轨道光学遥感器的滤光轮机构

为实现静止轨道空间光学遥感器的多谱段成像,研究了光学系统特定谱段的多光谱成像的方法。对两种滤光模式进行了对比,选择透射式滤光方案进行不同谱段光线的切换。结合本项目光学系统的特点,确定了在光学系统中光线集中度较高的焦平面附近设置滤光轮机构的方案。通过对多种转动机构特点的比较,设计了一种基于正五棱锥台基座的新型滤光轮机构,该机构由滤光轮组件和滤光轮驱动机构两部分组成。介绍了滤光轮机构的组成和工作原理,最后,在环境模拟试验前后对滤光轮机构进行了综合性能测试。测试结果表明:该机构具有结构强度高、结构紧凑、精度高、稳定可靠等特点。试验前后滤光片面形精度RMS值均优于λ/30,机构转动精度优于25″,机构自锁性能良好,满足复杂空间环境下光学遥感器多谱段成像的要求。

空间多光谱成像的旋转滤光轮机构动力学试验研究

分时获取不同谱段的光谱信息是空间多光谱成像的前提。为了满足卫星相机多光谱成像中的光谱细分要求,设计了一种高精度、高稳定性分光器装置,通过周边安装的步进电机驱动大尺寸角接触球轴承实现滤光片频繁的切入切出运动。采用数值模型与模态试验方法验证机构的动力学特性,根据正弦扫频及随机振动试验分析滤光轮机构在卫星发射阶段的有效性,一种地面微振动试验用以描述滤光轮机构的在轨稳定性。数值分析与试验结果表明,旋转滤光轮机构满足发射安全性与在轨稳定性需求。这类周边驱动大尺寸薄壁轴承的新型旋转滤光轮为大口径卫星相机的空间应用提供了一种新途径。

大尺寸薄壁轴承滤光轮机构的设计与试验

为实现光学遥感器的多谱段成像,设计了一种基于大尺寸薄壁轴承的滤光轮机构,将不同光谱透过率的滤光片分时切入光路,配合探测器成像。以大尺寸薄壁轴承作为外围支撑,实现滤光轮机构的360°旋转运动。对研制产品进行力学环境试验,对同批次试验件进行1:1真空寿命试验,试验前后对产品和试验件分别进行功能性能测试,结果表明机构的刚度和驱动力矩裕度指标均优于总体要求。对寿命试验后的固体润滑轴承进行了拆解分析及寿命评估,结果显示寿命末期轴承磨损正常,未发生失效。通过试验对比分析表明,基于大尺寸薄壁轴承滤光轮机构的设计方案具有可行性。