针对某星载高重频激光雷达整机系统小视场、轻量化、杂散光抑制及探测性能的需求,设计Φ400 mm望远镜主镜,选用SiC材料和背部三点支撑方式,以筋板式轻量化结构主镜为初始模型,采用拓扑优化和结构参数集成优化相结合的方法对主镜进行超轻量化结构设计,获得的主镜质量仅为4.4 kg,轻量化率达到80％.通过有限元仿真分析了主镜的静、动力学性能.结果表明:在径向重力作用下,优化后的主镜面形RMS为0.51 nm;在光轴重力作用下,RMS为4.9 nm;RMS优于 λ/50(λ@632.8 nm);一阶自然模态频率为1704.8 Hz,远大于1000 Hz的设计要求.主镜轻量化效果显著,主镜组件的静、动力学性能均满足设计要求,为同类型星载激光雷达望远镜主镜的超轻量化结构设计提供了思路和参考.
超轻量化 拓扑优化 集成优化 RMS 有限元仿真