4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)設(shè)計：原理、技術(shù)與案例研究一、緒論1.1研究背景與意義隨著天文學研究的不斷深入，地基大口徑光學望遠鏡在探索宇宙奧秘、觀測天體現(xiàn)象等方面發(fā)揮著愈發(fā)關(guān)鍵的作用。地基大口徑光學望遠鏡憑借其大口徑的優(yōu)勢，能夠收集更多的光線，從而實現(xiàn)對更遙遠、更暗弱天體的觀測，為天文學研究提供了強有力的工具。在地基大口徑光學望遠鏡的發(fā)展歷程中，經(jīng)歷了從較小口徑到更大口徑、從簡單結(jié)構(gòu)到復雜精密結(jié)構(gòu)的演變。早期的望遠鏡口徑相對較小，觀測能力有限，隨著技術(shù)的不斷進步，大口徑望遠鏡逐漸成為天文學研究的重要設(shè)備。如今，國際上已經(jīng)建成了多臺具有代表性的地基大口徑光學望遠鏡，例如位于夏威夷莫納克亞山的凱克望遠鏡（KeckTelescope），其口徑達到10米，是目前世界上最大的光學望遠鏡之一。凱克望遠鏡憑借其卓越的觀測能力，在星系演化、黑洞研究等領(lǐng)域取得了眾多重要成果。還有位于智利的甚大望遠鏡（VeryLargeTelescope，VLT），由四臺8.2米口徑的望遠鏡組成，通過光學干涉技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)極高分辨率的觀測，對天體的精細結(jié)構(gòu)和物理過程進行深入研究。這些大型望遠鏡的成功建設(shè)和運行，極大地推動了天文學的發(fā)展，使得科學家們能夠?qū)τ钪嬗懈钊氲恼J識。在我國，地基大口徑光學望遠鏡的發(fā)展也取得了顯著成就。中國科學院國家天文臺興隆觀測站的郭守敬望遠鏡（LAMOST），其有效通光口徑為4米，是世界上光譜獲取率最高的望遠鏡之一。LAMOST在銀河系結(jié)構(gòu)、恒星演化等領(lǐng)域開展了大規(guī)模的巡天觀測，為我國天文學研究提供了大量的觀測數(shù)據(jù)，取得了一系列具有國際影響力的研究成果。此外，我國還在積極推進更大口徑望遠鏡的研制工作，不斷提升我國在天文學領(lǐng)域的觀測能力和研究水平。然而，隨著望遠鏡口徑的不斷增大，主鏡的熱問題成為影響望遠鏡成像質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。主鏡作為望遠鏡光學系統(tǒng)中的核心部件，其面形精度對成像質(zhì)量起著決定性作用。而在實際觀測過程中，主鏡會受到多種熱因素的影響，導致其溫度分布不均勻，從而產(chǎn)生熱變形。這些熱因素主要包括環(huán)境溫度的變化、太陽輻射、大氣對流等。環(huán)境溫度的晝夜變化和季節(jié)變化會使主鏡溫度發(fā)生波動，太陽輻射在白天會使主鏡表面吸收熱量，大氣對流則會在不同程度上影響主鏡的散熱情況。熱變形會導致主鏡的面形精度下降，進而使望遠鏡的成像質(zhì)量受到嚴重影響。具體表現(xiàn)為成像模糊、分辨率降低、像差增大等問題。例如，當主鏡存在溫度梯度時，會產(chǎn)生彎曲變形，導致鏡面的曲率發(fā)生變化，從而使光線的聚焦位置發(fā)生偏移，造成成像模糊。像差的增大也會使圖像的質(zhì)量下降，影響對天體細節(jié)的觀測和分析。在對星系的觀測中，熱變形可能導致星系的形態(tài)和結(jié)構(gòu)無法準確分辨，影響對星系演化和動力學的研究；在對恒星的觀測中，熱變形可能使恒星的光譜特征發(fā)生變化，影響對恒星物理性質(zhì)的研究。對于4mSiC輕量化主鏡而言，其熱控系統(tǒng)設(shè)計的重要性尤為突出。SiC材料具有高剛度、高穩(wěn)定性、高導熱性和高輕量化率等優(yōu)點，使其成為大口徑主鏡的理想材料之一。但是，SiC材料的熱膨脹系數(shù)相對較大，這意味著在溫度變化時，SiC主鏡更容易產(chǎn)生熱變形，對熱控系統(tǒng)的要求更高。如果不能有效地控制主鏡的溫度，熱變形將嚴重影響望遠鏡的成像質(zhì)量，使望遠鏡無法充分發(fā)揮其觀測能力，甚至可能導致觀測結(jié)果的誤差和錯誤。因此，設(shè)計一套高效、可靠的4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)，對于保證望遠鏡的成像質(zhì)量、實現(xiàn)高精度的天文觀測具有重要的現(xiàn)實意義。通過精確控制主鏡的溫度，減小熱變形，可以提高望遠鏡的分辨率和成像質(zhì)量，為天文學研究提供更準確、更詳細的觀測數(shù)據(jù)，有助于科學家們更深入地探索宇宙奧秘，推動天文學的發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國外，對于SiC主鏡熱控系統(tǒng)的研究開展較早，且取得了一系列顯著成果。美國作為天文學研究和望遠鏡技術(shù)發(fā)展的前沿國家，在SiC主鏡熱控方面投入了大量的資源和精力。例如，美國的一些科研機構(gòu)和高校在早期就對SiC材料在望遠鏡主鏡中的應(yīng)用進行了深入研究，包括SiC材料的熱物理性能測試與分析，以及熱控系統(tǒng)的初步設(shè)計與優(yōu)化。他們通過實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，深入研究了SiC主鏡在不同熱環(huán)境下的熱變形規(guī)律，為熱控系統(tǒng)的設(shè)計提供了重要的理論依據(jù)。在凱克望遠鏡的升級改造中，針對SiC主鏡的熱控問題，采用了先進的主動熱控技術(shù)，通過在主鏡背部布置熱控元件，精確控制主鏡的溫度分布，有效減小了熱變形，提高了望遠鏡的成像質(zhì)量。歐洲的一些國家如德國、法國等也在SiC主鏡熱控領(lǐng)域有著卓越的研究成果。德國的某研究團隊在SiC主鏡熱控系統(tǒng)的設(shè)計中，創(chuàng)新性地采用了微通道冷卻技術(shù)，在主鏡內(nèi)部加工出微小的通道，通過循環(huán)冷卻液來帶走熱量，實現(xiàn)對主鏡溫度的精確控制。這種技術(shù)能夠在不增加過多重量和體積的情況下，高效地控制主鏡溫度，提高了主鏡的熱穩(wěn)定性。法國則在熱控系統(tǒng)的智能控制方面取得了突破，開發(fā)了基于人工智能算法的熱控系統(tǒng)控制策略，能夠根據(jù)主鏡的實時溫度和環(huán)境參數(shù)，自動調(diào)整熱控系統(tǒng)的工作狀態(tài)，實現(xiàn)了熱控系統(tǒng)的智能化和自適應(yīng)控制。國內(nèi)在SiC主鏡熱控系統(tǒng)研究方面雖然起步相對較晚，但近年來發(fā)展迅速，取得了許多重要進展。中國科學院下屬的一些科研院所，如長春光學精密機械與物理研究所、光電技術(shù)研究所等，在國家相關(guān)科研項目的支持下，積極開展SiC主鏡熱控系統(tǒng)的研究工作。長春光機所在4米級SiC主鏡熱控系統(tǒng)的研究中，對主鏡的熱變形特性進行了深入研究，通過有限元分析等方法，建立了主鏡的熱-結(jié)構(gòu)耦合模型，準確預測了主鏡在不同熱載荷下的熱變形情況。在此基礎(chǔ)上，提出了多種熱控方案，并對這些方案進行了詳細的分析和比較，最終確定了一種綜合性能最優(yōu)的熱控方案。該方案采用了背部熱控和鏡面吹風相結(jié)合的方式，通過在主鏡背部布置加熱片和冷卻管道，調(diào)節(jié)主鏡的整體溫度，同時利用鏡面吹風系統(tǒng)，改善鏡面的溫度分布，有效減小了主鏡的熱變形。光電技術(shù)研究所則針對大口徑望遠鏡主鏡所處的復雜熱環(huán)境，提出了一種新的主鏡熱控系統(tǒng)方案。該方案在主鏡上方設(shè)計了流場控制系統(tǒng)，包括反射面邊沿氣刀吹氣系統(tǒng)和軸心孔的軸流風機，通過控制進氣溫度、進氣壓力和風機轉(zhuǎn)速，在反射面上方形成速度和溫度嚴格可控的均勻熱邊界層，成功地將反射面和環(huán)境溫差穩(wěn)定在±2℃以內(nèi)，有效解決了望遠鏡反射面的面形精度保持問題。國內(nèi)的一些高校如清華大學、浙江大學等也在SiC主鏡熱控領(lǐng)域開展了相關(guān)研究工作，在熱控材料、熱控系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計等方面取得了一定的研究成果。通過對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的分析可以發(fā)現(xiàn)，目前在SiC主鏡熱控系統(tǒng)研究方面已經(jīng)取得了豐碩的成果，但仍存在一些問題和挑戰(zhàn)需要進一步解決。不同的熱控方案在實際應(yīng)用中都有其優(yōu)缺點，如何綜合考慮各種因素，設(shè)計出更加高效、可靠、經(jīng)濟的熱控系統(tǒng)，仍然是當前研究的重點和難點。隨著望遠鏡口徑的不斷增大和對成像質(zhì)量要求的不斷提高，對熱控系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性提出了更高的要求，需要進一步研究和開發(fā)新的熱控技術(shù)和控制策略。此外，熱控系統(tǒng)與望遠鏡其他系統(tǒng)之間的兼容性和協(xié)同工作問題也需要進一步研究和解決，以確保整個望遠鏡系統(tǒng)的高效運行。1.3研究內(nèi)容與方法本研究圍繞4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)設(shè)計展開，具體內(nèi)容涵蓋熱控系統(tǒng)必要性分析、熱控指標確定、熱控系統(tǒng)方案設(shè)計以及實驗分析研究等方面。在熱控系統(tǒng)必要性分析中，深入研究4m望遠鏡系統(tǒng)的具體情況，詳細分析SiC主鏡與Zerodur主鏡的熱穩(wěn)定性差異。通過對4mSiC輕量化主鏡結(jié)構(gòu)的剖析，開展2mSiC輕量化主鏡溫度實驗，全面探究SiC主鏡的熱特性，為熱控系統(tǒng)的設(shè)計提供堅實的理論和實驗依據(jù)。主鏡熱控系統(tǒng)熱控指標的確定是研究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。明確主動支撐在熱控系統(tǒng)中的作用和要求，通過嚴謹?shù)睦碚摲治龊陀嬎?，確定主鏡溫度梯度的具體指標。深入研究氣動光學影響和主鏡視寧度對熱控系統(tǒng)的要求，確保熱控系統(tǒng)能夠滿足望遠鏡高分辨率成像的需求。主鏡熱控系統(tǒng)設(shè)計部分，提出全面且細致的熱控方案。精心設(shè)計主鏡背部熱控系統(tǒng)方案，包括熱控元件的選擇、布局和控制策略，以實現(xiàn)對主鏡整體溫度的有效調(diào)節(jié)。設(shè)計鏡面吹風系統(tǒng)方案，通過合理控制氣流參數(shù)，改善鏡面的溫度分布，減小熱變形。對主鏡環(huán)境系統(tǒng)的控制方案進行設(shè)計，綜合考慮環(huán)境因素對主鏡溫度的影響，采取相應(yīng)的控制措施，確保主鏡處于穩(wěn)定的熱環(huán)境中。在實驗分析研究方面，設(shè)計科學合理的實驗系統(tǒng)，對所提出的熱控方案進行全面驗證。將實驗結(jié)果與仿真結(jié)果進行對比分析，深入研究熱控系統(tǒng)的性能和效果，驗證理論分析和仿真結(jié)果的準確性。根據(jù)實驗結(jié)果，對熱控方案進行優(yōu)化和改進，進一步提高熱控系統(tǒng)的性能和可靠性。本研究采用多種研究方法，以確保研究的科學性和可靠性。運用理論分析方法，基于傳熱學、熱力學等相關(guān)理論，對主鏡的熱特性、熱變形規(guī)律以及熱控系統(tǒng)的工作原理進行深入分析，為熱控系統(tǒng)的設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。通過案例研究，分析國內(nèi)外類似望遠鏡主鏡熱控系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用案例，總結(jié)成功經(jīng)驗和不足之處，為本研究提供參考和借鑒。利用數(shù)值模擬方法，借助專業(yè)的有限元分析軟件，對主鏡在不同熱環(huán)境下的溫度分布和熱變形進行模擬分析，優(yōu)化熱控系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)。開展實驗驗證，搭建實驗平臺，對熱控系統(tǒng)的性能進行實驗測試，驗證理論分析和數(shù)值模擬的結(jié)果，確保熱控系統(tǒng)的實際效果符合設(shè)計要求。二、4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)的關(guān)鍵原理2.1SiC材料特性對熱控的影響SiC材料作為4m輕量化主鏡的關(guān)鍵材質(zhì)，其獨特的材料特性對熱控系統(tǒng)的設(shè)計與運行有著深遠影響。在熱物理性能方面，SiC材料的熱膨脹系數(shù)和熱導率是影響主鏡面形精度的關(guān)鍵因素。SiC材料的熱膨脹系數(shù)相對較小，在常見的光學材料中，其熱膨脹系數(shù)處于較低水平。這一特性使得SiC主鏡在溫度變化時，相較于其他材料制成的主鏡，產(chǎn)生的熱變形相對較小。然而，盡管熱膨脹系數(shù)小，但對于高精度的天文觀測而言，即使是微小的熱變形也可能對主鏡面形精度產(chǎn)生顯著影響。當環(huán)境溫度發(fā)生變化時，SiC主鏡會由于熱脹冷縮而產(chǎn)生尺寸變化。這種尺寸變化在主鏡的不同部位可能存在差異，從而導致主鏡產(chǎn)生熱應(yīng)力和熱變形。若主鏡的熱變形超過一定范圍，就會使鏡面的面形精度下降，進而影響望遠鏡的成像質(zhì)量，導致成像模糊、分辨率降低等問題。熱導率是SiC材料的另一重要熱物理性能。SiC材料具有較高的熱導率，能夠快速地傳導熱量。這一特性在熱控過程中具有重要意義，較高的熱導率使得SiC主鏡在受到不均勻的熱載荷時，熱量能夠迅速在主鏡內(nèi)部傳遞，從而減小主鏡內(nèi)部的溫度梯度。當主鏡表面受到太陽輻射等局部熱載荷時，由于SiC材料的高導熱性，熱量能夠快速從受熱區(qū)域傳導到其他部位，使主鏡的溫度分布更加均勻，降低了因溫度梯度導致的熱變形風險。但在實際應(yīng)用中，高導熱性也可能帶來一些挑戰(zhàn)。例如，當熱控系統(tǒng)需要對主鏡進行局部加熱或冷卻時，高導熱性可能會使熱量迅速擴散，難以維持局部的溫度變化，增加了熱控系統(tǒng)精確控制主鏡溫度的難度。除了熱物理性能，SiC材料的力學性能也對熱控產(chǎn)生影響。SiC材料具有較高的彈性模量和強度，這使得SiC主鏡在承受熱應(yīng)力時，能夠保持較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在熱控過程中，主鏡會經(jīng)歷溫度的升降，從而產(chǎn)生熱應(yīng)力。SiC材料的高彈性模量和強度能夠有效抵抗熱應(yīng)力的作用，減少主鏡因熱應(yīng)力而產(chǎn)生的變形和損壞。然而，高彈性模量也意味著SiC材料的柔韌性較差，在熱控系統(tǒng)進行溫度調(diào)節(jié)時，需要更加謹慎地控制溫度變化速率，以避免因溫度變化過快導致主鏡內(nèi)部產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力，從而損壞主鏡。SiC材料的特性在4m輕量化主鏡的熱控中既有積極作用，也帶來了一些挑戰(zhàn)。在熱控系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，需要充分考慮SiC材料的這些特性，采取相應(yīng)的措施，以確保主鏡的面形精度和望遠鏡的成像質(zhì)量。2.2熱控系統(tǒng)基本原理4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)主要基于熱傳導、對流和輻射這三種基本的熱量傳遞方式來維持主鏡溫度穩(wěn)定。熱傳導是指熱量通過物體內(nèi)部或相互接觸的物體之間，由高溫區(qū)域向低溫區(qū)域傳遞的過程。在4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)中，熱傳導主要發(fā)生在主鏡內(nèi)部以及主鏡與熱控元件之間。由于SiC材料具有較高的熱導率，熱量能夠在主鏡內(nèi)部快速傳導。當主鏡表面受到太陽輻射等熱載荷時，熱量會迅速通過SiC材料傳導至主鏡內(nèi)部，使主鏡整體溫度趨于均勻。熱控系統(tǒng)中的導熱材料，如銅、鋁等金屬材料，也被用于將主鏡的熱量傳遞到散熱裝置或其他熱控部件上，以實現(xiàn)熱量的有效散發(fā)。通過合理設(shè)計主鏡的結(jié)構(gòu)和熱控元件的布局，利用熱傳導原理，可以使主鏡內(nèi)部的溫度分布更加均勻，減小熱變形。在主鏡背部布置熱控元件時，選擇熱導率高的材料作為連接件，能夠快速將主鏡背部的熱量傳遞到熱控元件上，從而實現(xiàn)對主鏡溫度的有效調(diào)節(jié)。熱對流是指由于流體的宏觀運動，流體各部分之間發(fā)生相對位移，冷、熱流體相互摻混而產(chǎn)生的熱量傳遞過程。在主鏡熱控系統(tǒng)中，熱對流主要應(yīng)用于鏡面吹風系統(tǒng)和環(huán)境控制系統(tǒng)。鏡面吹風系統(tǒng)通過向主鏡表面吹送冷卻氣體，利用氣體的流動帶走主鏡表面的熱量。當冷卻氣體流經(jīng)主鏡表面時，與主鏡表面進行熱量交換，將主鏡表面的熱量帶走，從而降低主鏡表面的溫度。通過控制氣體的流速、溫度和流量等參數(shù)，可以精確調(diào)節(jié)主鏡表面的散熱速率，改善主鏡表面的溫度分布。環(huán)境控制系統(tǒng)則通過調(diào)節(jié)主鏡周圍環(huán)境中的空氣流動，控制主鏡與周圍環(huán)境之間的熱量交換。在望遠鏡的觀測過程中，環(huán)境溫度和空氣流動狀態(tài)會不斷變化，環(huán)境控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)空氣的流速和溫度，使主鏡周圍的空氣形成穩(wěn)定的熱邊界層，減少環(huán)境因素對主鏡溫度的影響。在夜晚觀測時，環(huán)境溫度較低，環(huán)境控制系統(tǒng)可以適當降低空氣流速，減少主鏡的散熱速率，避免主鏡溫度過低；在白天觀測時，環(huán)境溫度較高，環(huán)境控制系統(tǒng)可以增加空氣流速，提高主鏡的散熱速率，防止主鏡溫度過高。熱輻射是指物體以電磁波的形式向外傳遞熱量的過程。任何溫度高于絕對零度的物體都會向外輻射熱量，熱輻射的強度與物體的溫度、發(fā)射率等因素有關(guān)。在4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)中，熱輻射主要體現(xiàn)在主鏡與周圍環(huán)境之間的熱量交換。主鏡會向周圍環(huán)境輻射熱量，同時也會吸收周圍環(huán)境的熱輻射。通過選擇合適的表面涂層和材料，改變主鏡的發(fā)射率和吸收率，可以調(diào)節(jié)主鏡與周圍環(huán)境之間的熱輻射換熱。在主鏡表面涂覆低發(fā)射率的涂層，可以減少主鏡向周圍環(huán)境輻射的熱量，降低主鏡的散熱速率；選擇高吸收率的材料作為主鏡的支撐結(jié)構(gòu)，可以增加支撐結(jié)構(gòu)對主鏡輻射熱量的吸收，提高主鏡的熱穩(wěn)定性。熱控系統(tǒng)中的輻射屏蔽裝置也可以用于阻擋外界熱輻射對主鏡的影響，保持主鏡溫度的穩(wěn)定。在望遠鏡的鏡筒內(nèi)設(shè)置輻射屏蔽層，可以減少太陽輻射、地球輻射等外界熱輻射對主鏡的影響，使主鏡處于相對穩(wěn)定的熱環(huán)境中。4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)通過綜合運用熱傳導、對流和輻射這三種熱量傳遞方式，對主鏡的熱量進行有效的控制和管理，從而維持主鏡溫度的穩(wěn)定，減小熱變形，保證望遠鏡的成像質(zhì)量。在實際設(shè)計中，需要根據(jù)主鏡的工作環(huán)境、熱特性以及望遠鏡的觀測要求，合理選擇和優(yōu)化熱控系統(tǒng)的方案，充分發(fā)揮各種熱量傳遞方式的優(yōu)勢，實現(xiàn)對主鏡溫度的精確控制。三、4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)設(shè)計難點3.1溫度均勻性難題4mSiC輕量化主鏡在實際工作環(huán)境中，面臨著嚴峻的溫度均勻性挑戰(zhàn)。由于主鏡的尺寸較大，不同部位的結(jié)構(gòu)和散熱條件存在顯著差異，導致主鏡在受熱時溫度分布不均。主鏡的邊緣部分與中心部分在散熱路徑和散熱面積上存在明顯不同。邊緣部分直接與外界環(huán)境接觸，散熱面積相對較大，熱量更容易散發(fā)到周圍環(huán)境中；而中心部分則被周圍材料包圍，散熱路徑相對較長，散熱相對困難。在太陽輻射等熱載荷作用下，主鏡表面不同部位吸收的熱量也存在差異，進一步加劇了溫度分布的不均勻性。這種溫度不均勻性會對主鏡的面形精度產(chǎn)生嚴重影響。當主鏡存在溫度梯度時，會產(chǎn)生熱應(yīng)力，導致主鏡發(fā)生熱變形。熱變形會使主鏡的面形偏離理想狀態(tài)，從而影響望遠鏡的成像質(zhì)量。具體來說，溫度較高的部位會發(fā)生膨脹，而溫度較低的部位則相對收縮，這種不均勻的膨脹和收縮會使主鏡產(chǎn)生彎曲、扭曲等變形。當主鏡表面的溫度梯度達到一定程度時，主鏡的面形誤差會顯著增大，導致望遠鏡的成像出現(xiàn)像散、彗差等像差，降低成像的分辨率和清晰度。在對遙遠星系的觀測中，主鏡的溫度不均勻性可能導致星系圖像的扭曲和模糊，使科學家難以準確分析星系的結(jié)構(gòu)和特征；在對恒星的觀測中，溫度不均勻性可能使恒星的光譜線展寬，影響對恒星物理參數(shù)的精確測量。為了更直觀地了解溫度均勻性對主鏡面形精度的影響，通過有限元分析軟件對主鏡在不同溫度分布情況下的熱變形進行了模擬。模擬結(jié)果顯示，當主鏡表面的溫度梯度為1℃/m時，主鏡的面形誤差RMS（均方根）值達到了10nm；當溫度梯度增大到5℃/m時，面形誤差RMS值急劇增加到50nm。這些模擬結(jié)果表明，主鏡的溫度均勻性對其面形精度有著至關(guān)重要的影響，必須在熱控系統(tǒng)設(shè)計中予以高度重視。3.2熱變形控制挑戰(zhàn)SiC主鏡在溫度變化時，熱變形呈現(xiàn)出獨特的特點，給熱控系統(tǒng)設(shè)計帶來了嚴峻挑戰(zhàn)。SiC材料雖具備諸多優(yōu)勢，但其熱膨脹系數(shù)并非完全可忽略不計。當溫度發(fā)生變化時，SiC主鏡會因熱脹冷縮而產(chǎn)生變形。這種變形具有明顯的各向異性，由于SiC材料的晶體結(jié)構(gòu)特性，在不同方向上的熱膨脹系數(shù)存在一定差異，導致主鏡在不同方向上的熱變形程度不同。在X方向上的熱膨脹系數(shù)可能與Y方向和Z方向略有不同，這使得主鏡在溫度變化時，不僅會發(fā)生整體的膨脹或收縮，還可能產(chǎn)生扭曲變形。熱變形的大小與溫度變化的幅度密切相關(guān)。根據(jù)熱膨脹的基本原理，溫度變化越大，主鏡的熱變形量也就越大。當主鏡在白天受到太陽輻射導致溫度升高，與夜晚環(huán)境溫度降低之間存在較大溫差時，主鏡會經(jīng)歷較大的熱變形過程。主鏡在白天溫度升高10℃時，可能會產(chǎn)生一定量的熱變形，而當夜晚溫度降低10℃時，又會發(fā)生反向的熱變形。這種反復的熱變形循環(huán)，不僅會影響主鏡的面形精度，還可能導致主鏡材料內(nèi)部產(chǎn)生疲勞損傷，降低主鏡的使用壽命。在熱控系統(tǒng)設(shè)計中有效控制熱變形是一項極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。熱控系統(tǒng)需要精確地調(diào)節(jié)主鏡的溫度，使其保持在一個相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)，以減小熱變形的影響。然而，要實現(xiàn)這一目標并非易事，需要綜合考慮多個因素。熱控系統(tǒng)的控制精度至關(guān)重要，微小的溫度波動都可能導致主鏡產(chǎn)生不可忽視的熱變形。如果熱控系統(tǒng)的溫度控制精度只能達到±1℃，那么在溫度變化較大的環(huán)境中，主鏡仍可能因溫度波動而產(chǎn)生較大的熱變形。因此，熱控系統(tǒng)需要具備高精度的溫度傳感器和控制算法，能夠?qū)崟r監(jiān)測主鏡的溫度，并根據(jù)溫度變化及時調(diào)整熱控措施，以確保主鏡溫度的穩(wěn)定性。熱控系統(tǒng)的響應(yīng)速度也是控制熱變形的關(guān)鍵因素之一。當主鏡受到外界熱干擾時，熱控系統(tǒng)需要迅速做出反應(yīng)，及時調(diào)節(jié)主鏡的溫度。如果熱控系統(tǒng)的響應(yīng)速度過慢，主鏡在受到熱干擾后，溫度會在一段時間內(nèi)持續(xù)變化，導致熱變形不斷累積，最終影響主鏡的面形精度。在太陽輻射突然增強時，熱控系統(tǒng)需要在短時間內(nèi)增加主鏡的散熱速率，以抵消太陽輻射帶來的熱量增加，防止主鏡溫度過度升高而產(chǎn)生熱變形。因此，熱控系統(tǒng)需要具備快速的響應(yīng)能力，能夠在主鏡受到熱干擾時迅速采取有效的控制措施。熱控系統(tǒng)還需要考慮與主鏡結(jié)構(gòu)的兼容性。熱控系統(tǒng)的安裝和運行不能對主鏡的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生負面影響，否則可能會加劇主鏡的熱變形。在主鏡背部安裝熱控元件時，需要選擇合適的安裝位置和方式，避免對主鏡的支撐結(jié)構(gòu)造成額外的應(yīng)力，影響主鏡的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。熱控系統(tǒng)的管道和線路布置也需要合理規(guī)劃，避免與主鏡的其他部件發(fā)生干涉，確保主鏡能夠正常工作。3.3系統(tǒng)集成復雜性熱控系統(tǒng)與望遠鏡其他系統(tǒng)集成時，面臨著諸多復雜的兼容性問題和空間布局挑戰(zhàn)。在兼容性方面，熱控系統(tǒng)與望遠鏡的光學系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)等存在緊密關(guān)聯(lián)，需要確保各系統(tǒng)之間協(xié)同工作，互不干擾。熱控系統(tǒng)的運行可能會對光學系統(tǒng)的成像產(chǎn)生影響，熱控元件產(chǎn)生的熱量如果不能有效散發(fā)，可能會導致光學元件的溫度升高，進而影響其光學性能，使成像質(zhì)量下降。熱控系統(tǒng)的控制信號也需要與望遠鏡的控制系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)，以實現(xiàn)對望遠鏡整體工作狀態(tài)的精確控制。如果熱控系統(tǒng)的控制信號與望遠鏡的指向控制信號發(fā)生沖突，可能會導致望遠鏡的觀測任務(wù)無法正常進行?？臻g布局也是熱控系統(tǒng)集成中的一個關(guān)鍵問題。4mSiC輕量化主鏡的熱控系統(tǒng)需要在有限的空間內(nèi)合理布置各種熱控元件和管道，以確保熱控系統(tǒng)的高效運行。主鏡背部需要布置加熱片、冷卻管道等熱控元件，這些元件的布局需要考慮主鏡的結(jié)構(gòu)特點和熱傳遞路徑，以實現(xiàn)對主鏡溫度的均勻控制。加熱片的布置應(yīng)盡量均勻，避免出現(xiàn)局部過熱或過冷的情況；冷卻管道的布局則需要確保冷卻液能夠均勻地流過主鏡背部，帶走熱量。熱控系統(tǒng)的管道和線路還需要與望遠鏡的其他部件進行合理的避讓，避免相互干涉。在望遠鏡的鏡筒內(nèi)，熱控管道需要與光學系統(tǒng)的光路、機械結(jié)構(gòu)的運動部件等保持一定的距離，以防止管道對其他部件的正常工作產(chǎn)生影響。為了解決這些系統(tǒng)集成問題，需要采取一系列有效的措施。在兼容性方面，通過建立多系統(tǒng)聯(lián)合仿真模型，對熱控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的相互作用進行深入分析，提前預測可能出現(xiàn)的兼容性問題，并采取相應(yīng)的優(yōu)化措施。在熱控系統(tǒng)設(shè)計階段，充分考慮光學系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性要求，合理選擇熱控元件的類型和參數(shù)，優(yōu)化熱控系統(tǒng)的控制策略，以減少熱控系統(tǒng)對光學系統(tǒng)的影響。在空間布局方面，采用三維建模技術(shù)，對熱控系統(tǒng)的元件和管道進行虛擬布局，通過模擬分析，優(yōu)化布局方案，確保熱控系統(tǒng)在有限的空間內(nèi)能夠高效運行。在實際安裝過程中，嚴格按照設(shè)計方案進行施工，確保熱控元件和管道的安裝位置準確無誤，避免出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。四、4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)常用技術(shù)4.1主動熱控技術(shù)4.1.1電加熱技術(shù)電加熱技術(shù)在4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，通過電加熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能，實現(xiàn)對主鏡溫度的精確調(diào)節(jié)。常用的電加熱元件包括金屬管狀加熱器、帶狀加熱器、柔性加熱器等。金屬管狀加熱器具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、使用壽命長等優(yōu)點，其內(nèi)部的電阻絲通電后產(chǎn)生熱量，通過金屬管壁將熱量傳遞給主鏡。帶狀加熱器則具有柔韌性好、可彎曲的特點，能夠貼合主鏡的復雜形狀進行加熱，適用于對主鏡局部區(qū)域的溫度調(diào)節(jié)。柔性加熱器則更加輕薄、柔軟，能夠適應(yīng)主鏡表面的不規(guī)則形狀，實現(xiàn)均勻的加熱效果。在主鏡熱控系統(tǒng)中，電加熱元件通常布置在主鏡的背部或邊緣等部位。在主鏡背部布置金屬管狀加熱器，能夠?qū)χ麋R進行整體加熱，補償主鏡在低溫環(huán)境下的熱量損失，維持主鏡的溫度穩(wěn)定。在主鏡邊緣布置帶狀加熱器，可針對邊緣部位散熱較快的特點，對邊緣進行額外加熱，減小主鏡邊緣與中心的溫度梯度，提高主鏡的溫度均勻性。為實現(xiàn)精確的溫度調(diào)節(jié)，需要對電加熱功率進行精準控制。一般采用閉環(huán)控制策略，通過溫度傳感器實時監(jiān)測主鏡的溫度，將溫度信號反饋給控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)預設(shè)的溫度值與實際測量的溫度值進行比較，計算出溫度偏差。根據(jù)溫度偏差，控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)電加熱元件的電流或電壓，改變加熱功率，使主鏡的溫度逐漸趨近于預設(shè)值。當主鏡溫度低于預設(shè)值時，控制系統(tǒng)增大電加熱元件的電流，提高加熱功率，使主鏡溫度升高；當主鏡溫度高于預設(shè)值時，控制系統(tǒng)減小電加熱元件的電流，降低加熱功率，使主鏡溫度降低。這種閉環(huán)控制方式能夠根據(jù)主鏡溫度的變化實時調(diào)整加熱功率，實現(xiàn)對主鏡溫度的精確控制，確保主鏡在不同環(huán)境條件下都能保持穩(wěn)定的溫度，滿足望遠鏡高精度成像的要求。4.1.2液體冷卻技術(shù)液體冷卻技術(shù)是4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)中實現(xiàn)高效散熱和精確溫度控制的重要手段。其基本原理是利用液體的熱容特性，通過液體在冷卻回路中的循環(huán)流動，將主鏡產(chǎn)生的熱量帶走，從而實現(xiàn)對主鏡溫度的有效控制。液體冷卻回路通常由冷卻管道、循環(huán)泵、熱交換器、儲液箱等部件組成。冷卻管道緊密貼合在主鏡的背部或其他需要散熱的部位，形成良好的熱接觸。循環(huán)泵提供動力，使冷卻液在冷卻回路中循環(huán)流動。當冷卻液流經(jīng)主鏡背部的冷卻管道時，與主鏡進行熱量交換，吸收主鏡的熱量，溫度升高。隨后，溫度升高的冷卻液流入熱交換器，在熱交換器中與外部冷卻介質(zhì)（如空氣或冷水）進行熱量交換，將熱量傳遞給外部冷卻介質(zhì)，自身溫度降低。冷卻后的冷卻液再回到儲液箱，經(jīng)循環(huán)泵再次輸送到主鏡的冷卻管道，完成一次循環(huán)。在實際應(yīng)用中，冷卻液的選擇至關(guān)重要。常見的冷卻液有水、乙二醇水溶液、硅油等。水具有較高的比熱容和導熱系數(shù)，是一種較為理想的冷卻液，能夠高效地吸收和傳遞熱量。但水的冰點較高，在低溫環(huán)境下容易結(jié)冰，因此在寒冷地區(qū)或?qū)Φ蜏匦阅芤筝^高的場合，常使用乙二醇水溶液作為冷卻液。乙二醇水溶液的冰點較低，能夠在低溫環(huán)境下保持液態(tài)，確保冷卻系統(tǒng)的正常運行。硅油則具有良好的化學穩(wěn)定性和絕緣性能，適用于對冷卻液化學性質(zhì)有特殊要求的場合。液體冷卻技術(shù)在高效散熱和溫度控制方面具有顯著優(yōu)勢。冷卻液能夠帶走大量的熱量，具有較高的散熱效率，能夠快速降低主鏡的溫度。通過精確控制冷卻液的流量、溫度和流速等參數(shù)，可以實現(xiàn)對主鏡溫度的精確調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速來控制冷卻液的流量，從而調(diào)整主鏡的散熱速率；通過調(diào)節(jié)熱交換器中外部冷卻介質(zhì)的溫度，來控制冷卻液的溫度，進而實現(xiàn)對主鏡溫度的精確控制。液體冷卻技術(shù)還具有良好的穩(wěn)定性和可靠性，能夠在長時間的運行中保持穩(wěn)定的散熱性能，為4mSiC輕量化主鏡的熱控提供可靠的保障。4.2被動熱控技術(shù)4.2.1隔熱材料應(yīng)用在4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)中，隔熱材料發(fā)揮著不可或缺的作用，其主要功能是有效減少主鏡與周圍環(huán)境之間的熱量傳遞，降低環(huán)境溫度變化對主鏡溫度的影響，從而維持主鏡溫度的穩(wěn)定性。常用的隔熱材料包括氣凝膠、泡沫塑料、陶瓷纖維等，它們各自具有獨特的性能特點，在主鏡熱控中有著不同的應(yīng)用方式。氣凝膠是一種具有納米多孔結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)材料，其孔隙率極高，密度極低，具有優(yōu)異的隔熱性能。氣凝膠的導熱系數(shù)極低，在常溫下可低至0.013W/(m?K)，能夠有效地阻擋熱量的傳導。在主鏡熱控系統(tǒng)中，氣凝膠可用于制作隔熱墊，放置在主鏡與支撐結(jié)構(gòu)之間，減少主鏡與支撐結(jié)構(gòu)之間的熱量傳遞。由于氣凝膠的低密度特性，不會給主鏡增加過多的重量負擔，符合輕量化的設(shè)計要求。泡沫塑料也是一種常用的隔熱材料，具有質(zhì)輕、隔熱性能良好等優(yōu)點。常見的泡沫塑料有聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料等。聚苯乙烯泡沫塑料的導熱系數(shù)一般在0.033-0.044W/(m?K)之間，具有良好的隔熱性能，且價格相對較低，易于加工成型。在主鏡熱控系統(tǒng)中，泡沫塑料可用于包裹主鏡的邊緣部分，形成隔熱層，減少邊緣部分的熱量散失或吸收。聚氨酯泡沫塑料則具有更好的耐溫性能和機械性能，可在一些對溫度和機械強度要求較高的部位使用。陶瓷纖維是一種耐高溫的隔熱材料，具有良好的高溫穩(wěn)定性和隔熱性能。陶瓷纖維的導熱系數(shù)在高溫下仍能保持較低水平，例如，某型號的陶瓷纖維在1000℃時的導熱系數(shù)僅為0.15W/(m?K)左右。在主鏡熱控系統(tǒng)中，陶瓷纖維可用于制作隔熱氈，覆蓋在主鏡的背部或其他需要隔熱的部位，防止高溫環(huán)境對主鏡的影響。在一些觀測環(huán)境中，主鏡可能會受到太陽輻射或其他高溫熱源的影響，陶瓷纖維隔熱氈能夠有效地阻擋這些熱量，保護主鏡的溫度穩(wěn)定。隔熱材料的隔熱性能對熱控效果有著至關(guān)重要的影響。隔熱材料的導熱系數(shù)越低，其隔熱性能越好，能夠更有效地阻止熱量的傳遞。當隔熱材料的導熱系數(shù)降低時，主鏡與周圍環(huán)境之間的熱量交換就會減少，主鏡的溫度波動也會相應(yīng)減小。若使用導熱系數(shù)為0.02W/(m?K)的隔熱材料，相比導熱系數(shù)為0.05W/(m?K)的隔熱材料，在相同的環(huán)境條件下，主鏡的溫度變化幅度可降低約60%。這表明，選擇隔熱性能優(yōu)良的材料，能夠顯著提高熱控系統(tǒng)的效果，更好地維持主鏡的溫度穩(wěn)定性，從而保證主鏡的面形精度和望遠鏡的成像質(zhì)量。4.2.2熱輻射控制技術(shù)熱輻射控制技術(shù)在4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用，主要通過熱輻射涂層和熱輻射屏蔽結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)對主鏡熱輻射的有效控制。熱輻射涂層是一種能夠改變物體表面輻射特性的涂層材料，其原理是通過調(diào)整涂層的發(fā)射率和吸收率，來控制主鏡與周圍環(huán)境之間的熱輻射換熱。發(fā)射率是指物體表面發(fā)射的輻射能量與同溫度下黑體發(fā)射的輻射能量之比，吸收率則是指物體表面吸收的輻射能量與入射到物體表面的輻射能量之比。在主鏡表面涂覆高發(fā)射率涂層，能夠增強主鏡向周圍環(huán)境輻射熱量的能力。一些金屬氧化物涂層，如二氧化鈦（TiO?）涂層，在紅外波段具有較高的發(fā)射率，可達到0.8以上。當主鏡溫度高于周圍環(huán)境溫度時，高發(fā)射率涂層能夠使主鏡更快地將熱量輻射出去，降低主鏡的溫度。在白天觀測時，主鏡吸收了太陽輻射的熱量，溫度升高，高發(fā)射率涂層能夠加速主鏡的散熱，使主鏡溫度盡快恢復到正常水平。相反，涂覆低吸收率涂層可以減少主鏡吸收周圍環(huán)境的熱輻射。一些具有特殊光學性能的涂層，如多層介質(zhì)膜涂層，能夠?qū)μ囟úㄩL的輻射進行選擇性反射，降低主鏡對這些波長輻射的吸收率。在夜晚觀測時，環(huán)境溫度較低，低吸收率涂層可以減少主鏡吸收環(huán)境的冷輻射，防止主鏡溫度過低。熱輻射屏蔽結(jié)構(gòu)則是通過阻擋或反射熱輻射，減少外界熱輻射對主鏡的影響。常見的熱輻射屏蔽結(jié)構(gòu)包括多層隔熱材料、反射屏等。多層隔熱材料通常由多個交替排列的反射層和隔熱層組成。反射層一般采用高反射率的金屬薄膜，如鋁箔、銀箔等，能夠?qū)⑷肷涞臒彷椛浞瓷浠厝ィ桓魺釋觿t采用低導熱系數(shù)的材料，如玻璃纖維、聚酯薄膜等，用于阻止熱量的傳導。多層隔熱材料的隔熱效果與層數(shù)、反射層和隔熱層的材料性能等因素有關(guān)。一般來說，層數(shù)越多，隔熱效果越好。當多層隔熱材料的層數(shù)從3層增加到5層時，其隔熱效果可提高約30%。在主鏡周圍設(shè)置多層隔熱材料，能夠有效地阻擋太陽輻射、地球輻射等外界熱輻射，保持主鏡溫度的穩(wěn)定。反射屏是另一種常見的熱輻射屏蔽結(jié)構(gòu)，它通過反射熱輻射來減少主鏡吸收的熱量。反射屏通常采用高反射率的金屬板或鏡面材料制成。在主鏡的上方或周圍設(shè)置反射屏，能夠?qū)⑻栞椛涞韧饨鐭彷椛浞瓷涞狡渌较?，避免其直接照射到主鏡上。反射屏的反射率越高，屏蔽效果越好。當反射屏的反射率達到0.9以上時，能夠有效地減少主鏡吸收的熱輻射，降低主鏡的溫度波動。在一些大型望遠鏡中，會在主鏡的保護罩內(nèi)設(shè)置反射屏，以減少外界熱輻射對主鏡的影響，提高主鏡的熱穩(wěn)定性。五、4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)設(shè)計案例分析5.1案例一：[具體項目名稱1]熱控系統(tǒng)設(shè)計[具體項目名稱1]是一項旨在實現(xiàn)高精度天文觀測的大型光學望遠鏡項目，其4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)的設(shè)計目標是確保主鏡在復雜多變的觀測環(huán)境下，始終保持穩(wěn)定的溫度狀態(tài)，以保障主鏡的面形精度，從而實現(xiàn)高分辨率的天文觀測。該項目對熱控系統(tǒng)的要求極為嚴格，需要精確控制主鏡的溫度，使其溫度波動控制在極小的范圍內(nèi)，同時保證主鏡的溫度分布均勻，以減小熱變形對成像質(zhì)量的影響。在整體架構(gòu)方面，該熱控系統(tǒng)采用了主動熱控與被動熱控相結(jié)合的復合式架構(gòu)。主動熱控部分主要包括電加熱系統(tǒng)和液體冷卻系統(tǒng)，用于精確調(diào)節(jié)主鏡的溫度；被動熱控部分則主要采用隔熱材料和熱輻射控制技術(shù)，減少外界環(huán)境對主鏡溫度的影響。具體設(shè)計方案中，電加熱系統(tǒng)選用了高精度的柔性加熱片，這種加熱片具有良好的柔韌性，能夠緊密貼合主鏡的背部曲面，實現(xiàn)均勻的加熱效果。加熱片采用分布式布置，通過對不同區(qū)域加熱功率的獨立控制，能夠有效地調(diào)節(jié)主鏡的溫度分布，減小溫度梯度。在主鏡邊緣和中心區(qū)域分別布置不同數(shù)量和功率的加熱片，根據(jù)主鏡邊緣散熱較快的特點，適當增加邊緣加熱片的功率，以保持主鏡邊緣與中心的溫度一致。液體冷卻系統(tǒng)采用了閉環(huán)循環(huán)冷卻方式，冷卻液選用了具有高比熱容和良好化學穩(wěn)定性的乙二醇水溶液。冷卻管道采用微通道設(shè)計，緊密貼合在主鏡背部，能夠高效地帶走主鏡產(chǎn)生的熱量。通過調(diào)節(jié)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速和冷卻液的流量，實現(xiàn)對主鏡冷卻速率的精確控制。當主鏡溫度升高時，提高循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，增加冷卻液的流量，加快散熱速度；當主鏡溫度降低時，降低循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，減少冷卻液的流量，避免主鏡溫度過低。隔熱材料選用了氣凝膠，氣凝膠具有極低的導熱系數(shù)和良好的隔熱性能，能夠有效地減少主鏡與周圍環(huán)境之間的熱量傳遞。在主鏡的支撐結(jié)構(gòu)與主鏡之間設(shè)置氣凝膠隔熱墊，阻止熱量從支撐結(jié)構(gòu)傳導到主鏡，降低支撐結(jié)構(gòu)對主鏡溫度的影響。熱輻射控制方面，在主鏡表面涂覆了一層低發(fā)射率的熱輻射涂層，能夠減少主鏡向周圍環(huán)境輻射的熱量，降低主鏡的散熱速率。同時，在主鏡周圍設(shè)置了多層反射屏，用于阻擋外界熱輻射對主鏡的影響，保持主鏡溫度的穩(wěn)定。經(jīng)過實際運行評估，該熱控系統(tǒng)取得了良好的效果。主鏡的溫度能夠穩(wěn)定控制在設(shè)定的范圍內(nèi)，溫度波動小于±0.1℃，有效地減小了熱變形對主鏡面形精度的影響，保證了望遠鏡的成像質(zhì)量。在對遙遠星系的觀測中，能夠清晰地分辨出星系的旋臂結(jié)構(gòu)和核心區(qū)域，為星系演化研究提供了高質(zhì)量的觀測數(shù)據(jù)。該熱控系統(tǒng)也存在一些不足之處。液體冷卻系統(tǒng)的管道連接部位存在一定的泄漏風險，雖然采用了密封性能良好的接頭和密封材料，但在長期運行過程中，仍可能出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，影響冷卻效果。電加熱系統(tǒng)的加熱片在長時間使用后，可能會出現(xiàn)老化和性能下降的問題，導致加熱不均勻，需要定期進行維護和更換。熱控系統(tǒng)的控制算法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對主鏡溫度的基本控制，但在面對快速變化的環(huán)境條件時，響應(yīng)速度還不夠快，需要進一步優(yōu)化控制算法，提高熱控系統(tǒng)的響應(yīng)性能。5.2案例二：[具體項目名稱2]熱控系統(tǒng)設(shè)計[具體項目名稱2]聚焦于高精度天文觀測任務(wù)，旨在對宇宙中各類天體進行深度探測與研究。該項目的4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)設(shè)計背景源于對主鏡溫度精確控制的迫切需求，以滿足項目對高分辨率成像和長期穩(wěn)定觀測的嚴格要求。其熱控系統(tǒng)的設(shè)計目標是確保主鏡在復雜多變的觀測環(huán)境下，始終保持穩(wěn)定的溫度狀態(tài)，將主鏡的溫度波動控制在極小范圍內(nèi)，同時實現(xiàn)主鏡溫度的均勻分布，有效減小熱變形對主鏡面形精度的影響，從而保障望遠鏡能夠獲取高質(zhì)量的天體圖像，為天文研究提供可靠的數(shù)據(jù)支持。在設(shè)計思路上，[具體項目名稱2]熱控系統(tǒng)采用了創(chuàng)新性的多模態(tài)熱控協(xié)同設(shè)計理念。這種設(shè)計理念打破了傳統(tǒng)單一熱控方式的局限性，通過將多種熱控技術(shù)有機結(jié)合，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，實現(xiàn)對主鏡溫度的全方位、高精度控制。熱控系統(tǒng)將主動熱控與被動熱控緊密結(jié)合，主動熱控部分用于對主鏡溫度進行精確調(diào)節(jié)和補償，被動熱控部分則用于減少外界環(huán)境對主鏡溫度的干擾，兩者協(xié)同工作，提高了熱控系統(tǒng)的整體性能。熱控系統(tǒng)還引入了智能控制算法，實現(xiàn)了對熱控過程的智能化管理。通過實時監(jiān)測主鏡的溫度、環(huán)境參數(shù)以及望遠鏡的工作狀態(tài)，智能控制算法能夠根據(jù)實際情況自動調(diào)整熱控系統(tǒng)的工作模式和參數(shù)，使熱控系統(tǒng)能夠更加靈活、高效地應(yīng)對各種復雜工況。在特色技術(shù)應(yīng)用方面，[具體項目名稱2]熱控系統(tǒng)采用了微通道液冷與電加熱協(xié)同技術(shù)。微通道液冷技術(shù)通過在主鏡背部加工出微小的冷卻通道，使冷卻液能夠在通道內(nèi)高效流動，帶走主鏡產(chǎn)生的熱量。微通道的設(shè)計大大增加了冷卻液與主鏡的接觸面積，提高了散熱效率。電加熱技術(shù)則用于在主鏡溫度過低時對其進行加熱，補償熱量損失。通過將微通道液冷與電加熱技術(shù)協(xié)同應(yīng)用，熱控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對主鏡溫度的精確調(diào)節(jié)，確保主鏡在不同環(huán)境條件下都能保持穩(wěn)定的溫度。該熱控系統(tǒng)還應(yīng)用了基于光纖布拉格光柵（FBG）的分布式溫度監(jiān)測技術(shù)。FBG傳感器具有體積小、抗電磁干擾、可分布式測量等優(yōu)點，能夠精確測量主鏡不同部位的溫度。通過在主鏡表面和內(nèi)部布置多個FBG傳感器，熱控系統(tǒng)可以實時獲取主鏡的溫度分布信息，為熱控系統(tǒng)的智能控制提供準確的數(shù)據(jù)支持。當主鏡某一部位的溫度出現(xiàn)異常變化時，F(xiàn)BG傳感器能夠及時檢測到并將信號反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)反饋信號調(diào)整熱控策略，確保主鏡溫度的均勻性和穩(wěn)定性。[具體項目名稱2]熱控系統(tǒng)的設(shè)計為4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)設(shè)計提供了寶貴的啟示和借鑒意義。其多模態(tài)熱控協(xié)同設(shè)計理念和智能控制算法的應(yīng)用，為解決熱控系統(tǒng)設(shè)計中的溫度均勻性難題和熱變形控制挑戰(zhàn)提供了新的思路和方法。在4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)設(shè)計中，可以借鑒這種多模態(tài)協(xié)同的設(shè)計理念，根據(jù)主鏡的具體工作環(huán)境和熱特性，選擇合適的熱控技術(shù)進行組合，提高熱控系統(tǒng)的性能。智能控制算法的應(yīng)用也可以使熱控系統(tǒng)更加智能化、自適應(yīng)，能夠更好地應(yīng)對復雜多變的觀測環(huán)境。微通道液冷與電加熱協(xié)同技術(shù)以及基于FBG的分布式溫度監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，展示了先進技術(shù)在熱控系統(tǒng)中的巨大潛力。在4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)設(shè)計中，可以參考這些先進技術(shù)，結(jié)合實際需求進行優(yōu)化和改進。在主鏡熱控系統(tǒng)中采用微通道液冷技術(shù)，提高散熱效率，同時結(jié)合電加熱技術(shù)，實現(xiàn)對主鏡溫度的雙向調(diào)節(jié)。利用基于FBG的分布式溫度監(jiān)測技術(shù)，實時、精確地監(jiān)測主鏡的溫度分布，為熱控系統(tǒng)的精確控制提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。六、4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化策略6.1基于仿真分析的設(shè)計優(yōu)化在4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)的設(shè)計過程中，利用有限元分析等仿真工具進行模擬分析是優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。有限元分析軟件能夠?qū)⒅麋R和熱控系統(tǒng)離散為眾多微小的單元，通過建立詳細的數(shù)學模型，對熱傳導、對流和輻射等熱量傳遞過程進行精確模擬。在模擬熱傳導時，根據(jù)SiC材料的熱導率等熱物理參數(shù)，設(shè)定主鏡內(nèi)部以及主鏡與熱控元件之間的熱傳導系數(shù)，準確計算熱量在主鏡內(nèi)部的傳遞路徑和傳遞速率。在模擬熱對流時，考慮鏡面吹風系統(tǒng)和環(huán)境控制系統(tǒng)中氣體的流速、溫度和流量等因素，模擬氣體與主鏡表面的熱量交換過程。對于熱輻射的模擬，則根據(jù)主鏡表面涂層的發(fā)射率和吸收率等參數(shù)，計算主鏡與周圍環(huán)境之間的熱輻射換熱。通過有限元分析等仿真工具，能夠全面、準確地獲取主鏡在不同熱環(huán)境下的溫度分布和熱變形情況。在模擬主鏡受到太陽輻射時，仿真結(jié)果可以清晰地展示主鏡表面不同部位的溫度變化，以及溫度分布不均勻?qū)е碌臒嶙冃吻闆r。通過對不同工況下的模擬分析，為熱控系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化提供了豐富的數(shù)據(jù)支持。根據(jù)仿真結(jié)果優(yōu)化熱控系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)是提高熱控性能的重要手段。在熱控元件布局優(yōu)化方面，通過分析仿真結(jié)果中主鏡的溫度分布情況，合理調(diào)整電加熱元件和冷卻管道的布局。如果仿真結(jié)果顯示主鏡的某個區(qū)域溫度過高，可在該區(qū)域附近增加冷卻管道的數(shù)量或調(diào)整冷卻管道的位置，以增強該區(qū)域的散熱效果。如果某個區(qū)域溫度過低，則可適當增加電加熱元件的功率或數(shù)量，提高該區(qū)域的溫度。通過這樣的優(yōu)化，能夠使主鏡的溫度分布更加均勻，減小溫度梯度，降低熱變形。熱控系統(tǒng)控制參數(shù)的優(yōu)化也是基于仿真分析的重要內(nèi)容。通過仿真模擬不同的控制參數(shù)組合，如電加熱功率、冷卻液流量和流速等，分析這些參數(shù)對主鏡溫度控制效果的影響。根據(jù)仿真結(jié)果，確定最佳的控制參數(shù)組合，以實現(xiàn)對主鏡溫度的精確控制。通過仿真發(fā)現(xiàn)，當冷卻液流量增加到一定程度時，主鏡的溫度下降速度加快，但同時也會增加冷卻系統(tǒng)的能耗和成本。因此，需要在溫度控制效果和能耗成本之間進行權(quán)衡，確定一個最優(yōu)的冷卻液流量值。通過這樣的優(yōu)化，能夠提高熱控系統(tǒng)的控制精度和效率，確保主鏡在不同的工作環(huán)境下都能保持穩(wěn)定的溫度。6.2系統(tǒng)可靠性與維護性設(shè)計熱控系統(tǒng)在長期運行中，其可靠性受到多種因素的綜合影響。熱控元件的質(zhì)量和穩(wěn)定性是影響系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵因素之一。熱控元件如溫度傳感器、電加熱元件、冷卻管道等，在長期運行過程中可能會出現(xiàn)性能下降、損壞等問題。溫度傳感器的精度可能會隨著使用時間的增加而降低，導致溫度測量不準確，從而影響熱控系統(tǒng)的控制精度。電加熱元件可能會因長期通電發(fā)熱而出現(xiàn)老化、短路等故障，影響加熱效果。冷卻管道則可能會出現(xiàn)泄漏、堵塞等問題，導致冷卻效果下降。環(huán)境因素也對熱控系統(tǒng)的可靠性產(chǎn)生重要影響。望遠鏡通常工作在復雜的環(huán)境中，溫度、濕度、振動等環(huán)境因素的變化可能會對熱控系統(tǒng)的性能產(chǎn)生不利影響。在高溫環(huán)境下，熱控元件的壽命可能會縮短，性能也會受到影響；在高濕度環(huán)境下，熱控元件可能會發(fā)生腐蝕，導致故障。振動可能會使熱控元件的連接部位松動，影響系統(tǒng)的正常運行。為提高系統(tǒng)可靠性，在設(shè)計階段需采取一系列有效措施。在熱控元件選擇方面，應(yīng)選用質(zhì)量可靠、穩(wěn)定性高的產(chǎn)品。選擇具有高精度、高穩(wěn)定性的溫度傳感器，確保溫度測量的準確性。對于電加熱元件，應(yīng)選擇耐高溫、耐老化的材料，提高其使用壽命。冷卻管道則應(yīng)選用耐腐蝕、耐壓的材料，防止出現(xiàn)泄漏和堵塞問題。熱控系統(tǒng)的冗余設(shè)計也是提高可靠性的重要手段。通過設(shè)置冗余的熱控元件和控制線路，當某個元件或線路出現(xiàn)故障時，冗余部分能夠及時接替工作，保證熱控系統(tǒng)的正常運行。在溫度傳感器的布置上，可以采用多個傳感器冗余的方式，當其中一個傳感器出現(xiàn)故障時，其他傳感器仍能提供準確的溫度數(shù)據(jù)。在控制線路方面，可以設(shè)計冗余的控制線路，確保在某條線路出現(xiàn)故障時，熱控系統(tǒng)仍能正常工作。熱控系統(tǒng)的維護性設(shè)計同樣至關(guān)重要，直接關(guān)系到系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。易損部件更換的便利性是維護性設(shè)計的重要考慮因素。在熱控系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)充分考慮易損部件的更換方便性，合理設(shè)計部件的安裝位置和連接方式。將電加熱元件設(shè)計成易于拆卸和更換的模塊化結(jié)構(gòu)，當電加熱元件出現(xiàn)故障時，能夠快速地進行更換，減少系統(tǒng)的停機時間。冷卻管道的連接部位應(yīng)采用易于拆卸的接頭，方便在管道出現(xiàn)泄漏或堵塞時進行維修和更換。故障診斷是熱控系統(tǒng)維護性設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過建立完善的故障診斷系統(tǒng)，能夠及時準確地檢測出熱控系統(tǒng)中的故障，并進行定位和分析。故障診斷系統(tǒng)可以采用多種技術(shù)手段，如傳感器監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、智能算法等。利用溫度傳感器、壓力傳感器等監(jiān)測熱控系統(tǒng)的運行參數(shù)，通過數(shù)據(jù)分析判斷是否存在故障。采用智能算法對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理和分析，能夠更準確地識別故障類型和故障位置。當熱控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，故障診斷系統(tǒng)能夠迅速發(fā)出警報，并提供故障信息，指導維護人員進行維修。在電加熱系統(tǒng)中，通過監(jiān)測電加熱元件的電流、電壓等參數(shù)，當發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常時，故障診斷系統(tǒng)能夠判斷出電加熱元件可能存在的故障，如短路、斷路等，并及時通知維護人員進行檢修。七、結(jié)論與展望7.1研究成果總結(jié)本研究圍繞4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)設(shè)計展開，取得了一系列具有重要理論和實踐價值的成果。在熱控系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)研究方面，深入剖析了SiC材料特性對熱控的影響，明確了其熱膨脹系數(shù)、熱導率等熱物理性能以及力學性能在熱控過程中的作用機制。掌握了熱控系統(tǒng)基于熱傳導、對流和輻射的基本原理，為熱控系統(tǒng)的設(shè)計提供了堅實的理論基礎(chǔ)。針對熱控系統(tǒng)設(shè)計中的溫度均勻性難題、熱變形控制挑戰(zhàn)和系統(tǒng)集成復雜性等難點，提出了有效的解決方案和應(yīng)對策略。在熱控系統(tǒng)常用技術(shù)研究中，全面闡述了主動熱控技術(shù)和被動熱控技術(shù)。主動熱控技術(shù)方面，詳細介紹了電加熱技術(shù)和液體冷卻技術(shù)的工作原理、元件選型和控制策略。電加熱技術(shù)通過不同類型的電加熱元件實現(xiàn)對主鏡溫度的精確調(diào)節(jié)，液體冷卻技術(shù)則利用冷卻液的循環(huán)流動高效帶走主鏡熱量。被動熱控技術(shù)方面，深入探討了隔熱材料應(yīng)用和熱輻射控制技術(shù)。隔熱材料如氣凝膠、泡沫塑料、陶瓷纖維等能夠有效減少主鏡與周圍環(huán)境的熱量傳遞，熱輻射控制技術(shù)通過熱輻射涂層和熱輻射屏蔽結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對主鏡熱輻射的有效控制。通過對[具體項目名稱1]和[具體項目名稱2]兩個實際案例的分析，進一步驗證了熱控系統(tǒng)設(shè)計的可行性和有效性。[具體項目名稱1]熱控系統(tǒng)采用主動熱控與被動熱控相結(jié)合的復合式架構(gòu)，通過電加熱系統(tǒng)、液體冷卻系統(tǒng)、隔熱材料和氣凝膠以及熱輻射控制技術(shù)的協(xié)同作用，有效控制了主鏡的溫度，使其溫度波動小于±0.1℃，但也存在液體冷卻系統(tǒng)管道泄漏風險、電加熱系統(tǒng)加熱片老化以及控制算法響應(yīng)速度不夠快等問題。[具體項目名稱2]熱控系統(tǒng)采用多模態(tài)熱控協(xié)同設(shè)計理念和智能控制算法，應(yīng)用微通道液冷與電加熱協(xié)同技術(shù)以及基于光纖布拉格光柵（FBG）的分布式溫度監(jiān)測技術(shù)，為熱控系統(tǒng)設(shè)計提供了新的思路和方法。在熱控系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化策略方面，利用有限元分析等仿真工具對主鏡的溫度分布和熱變形進行模擬分析，根據(jù)仿真結(jié)果優(yōu)化熱控系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)，包括熱控元件布局和控制參數(shù)等，提高了熱控系統(tǒng)的性能。在系統(tǒng)可靠性與維護性設(shè)計方面，分析了影響熱控系統(tǒng)可靠性的因素，采取了選用高質(zhì)量熱控元件、進行冗余設(shè)計等措施提高系統(tǒng)可靠性。在維護性設(shè)計方面，考慮了易損部件更換的便利性，建立了完善的故障診斷系統(tǒng)，確保熱控系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。7.2未來研究方向展望未來，4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)的研究具有廣闊的發(fā)展空間，在熱控材料、控制算法和系統(tǒng)集成等方面有望取得新的突破和進展。在熱控材料方面，研發(fā)新型高效熱控材料將是未來的重要研究方向之一。隨著材料科學的不斷發(fā)展，具有更高熱導率、更低熱膨脹系數(shù)和更好隔熱性能的新型材料將不斷涌現(xiàn)。開發(fā)新型的納米復合材料，通過將納米級的增強相均勻分散在基體材料中，有望獲得兼具高導熱性和低膨脹系數(shù)的熱控材料。研究表明，在金屬基復合材料中添加納米級的碳納米管或石墨烯，能夠顯著提高材料的熱導率，同時降低其熱膨脹系數(shù)。探索新型的隔熱材料，如氣凝膠復合材料、智能隔熱材料等，也是未來的研究熱點。氣凝膠復合材料通過將氣凝膠與其他材料復合，能夠進一步提高其力學性能和隔熱性能。智能隔熱材料則能夠根據(jù)環(huán)境溫度的變化自動調(diào)節(jié)隔熱性能，實現(xiàn)對主鏡溫度的更精確控制。控制算法的智能化和自適應(yīng)發(fā)展將是未來熱控系統(tǒng)研究的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的熱控系統(tǒng)控制算法往往基于固定的控制策略，難以適應(yīng)復雜多變的觀測環(huán)境。未來，結(jié)合人工智能和機器學習技術(shù)，開發(fā)智能化、自適應(yīng)的控制算法將成為必然趨勢。利用深度學習算法對大量的熱控系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)進行學習和分析，使熱控系統(tǒng)能夠根據(jù)實時的溫度數(shù)據(jù)、環(huán)境參數(shù)和望遠鏡的工作狀態(tài)，自動調(diào)整控制策略，實現(xiàn)對主鏡溫度的最優(yōu)控制。通過強化學習算法，讓熱控系統(tǒng)在不同的工況下進行自主學習和優(yōu)化，不斷提高控制性能。這種智能化、自適應(yīng)的控制算法能夠使熱控系統(tǒng)更加靈活、高效地應(yīng)對各種復雜情況，提高主鏡的溫度穩(wěn)定性和成像質(zhì)量。系統(tǒng)集成方面，未來將更加注重熱控系統(tǒng)與望遠鏡其他系統(tǒng)的深度融合和協(xié)同工作。隨著望遠鏡技術(shù)的不斷發(fā)展，各個系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)性越來越緊密，熱控系統(tǒng)需要與光學系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)等實現(xiàn)更高效的協(xié)同。通過建立多系統(tǒng)聯(lián)合仿真平臺，對熱控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的相互作用進行全面的模擬和分析，優(yōu)化系統(tǒng)之間的接口和通信方式，實現(xiàn)熱控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的無縫集成。在熱控系統(tǒng)的設(shè)計過程中，充分考慮其他系統(tǒng)的需求和影響，進行一體化設(shè)計，提高整個望遠鏡系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。加強熱控系統(tǒng)的模塊化設(shè)計，使其能夠方便地與不同型號的望遠鏡系統(tǒng)進行集成和適配，提高熱控系統(tǒng)的通用性和可擴展性。4mSiC輕量化主鏡熱控系統(tǒng)在未來的研究中，將通過熱控材料的創(chuàng)新、控制算法的智能化發(fā)展和系統(tǒng)集成的優(yōu)化，不斷提高熱控系統(tǒng)的性能和可靠性，為地基大口徑光學望遠鏡的發(fā)展提供更有力的技術(shù)支持。參考文獻[1]王富國，楊洪波，趙文興，楊飛.1.2mSiC主鏡輕量化設(shè)計與分析[J].光學精密工程，2009,17(01):85-91.[2]韓媛媛，張宇民，韓杰才，張劍寒，姚旺，周玉鋒.Designandfiniteelementanalysisoflightmasssiliconcarbideprimarymirror[J].TransactionsofNonferrousMetalsSocietyofChina,2006(S2):1128-1132.[3]沙巍，陳長征，許艷軍，張星祥，劉磊，王永憲，李新娥。離軸三反空間相機主三鏡共基準一體化結(jié)構(gòu)[J].光學精密工程，2015,23(06):1560-1567.[4]謝軍，曹立華，韓光宇，喬健，劉永明，劉震宇。考慮接觸邊界條件的經(jīng)緯儀主鏡面形誤差分析[J].光子學報，2014,43(12):1212001.[5]韓光宇，曹立華，高云國，喬健，薛向堯.1m望遠鏡主反射鏡的支撐和裝配[J].光學精密工程，2012,20(09):1970-1977.[6]李劍鋒，吳小霞，李玉霞，孫敬偉，宿馨文?；谝簤褐蔚拇罂趶街麋R穩(wěn)像技術(shù)[J].光學精密工程，2017,25(10):2544-2551.[7]謝軍，何鋒赟，王晶，高閣，趙天驕，劉震宇。經(jīng)緯儀主鏡軸向支撐結(jié)構(gòu)仿真與優(yōu)化[J].紅外與激光工程，2016,45(S1):134-140.[8]辛宏偉，劉巨，劉磊，關(guān)英俊。小型光學遙感器主鏡室的光機結(jié)構(gòu)[J].光學精密工程，2015,23(04):986-992.[9]邵亮，吳小霞，陳寶剛，李劍鋒，明名.SiC輕量化主鏡的被動支撐系統(tǒng)[J].光學精密工程，2015,23(05):1380-1386.[10]魯盼，趙振明，高騰，連新昊，夏晨暉，王玉強。高分辨率立體測繪相機系統(tǒng)熱控設(shè)計及驗證[J].北京航空航天大學學報，2023,49(04):768-779.[2]韓媛媛，張宇民，韓杰才，張劍寒，姚旺，周玉鋒.Designandfiniteelementanalysisoflightmasssiliconcarbideprimarymirror[J].TransactionsofNonferrousMetalsSocietyofChina,2006(S2):1128-1132.[3]沙巍，陳長征，許艷軍，張星祥，劉磊，王永憲，李新娥。離軸三反空間相機主三鏡共基準一體化結(jié)構(gòu)[J].光學精密工程，2015,23(06):1560-1567.[4]謝軍，曹立華，韓光宇，喬健，劉永明，劉震宇?？紤]接觸邊界條件的經(jīng)緯儀主鏡面形誤差分析[J].光子學報，2014,43(12):1212001.[5]韓光宇，曹立華，高云國，喬健，薛向堯.1m望遠鏡主反射鏡的支撐和裝配[J].光學精密工程，2012,20(09):1970-1977.[6]李劍鋒，吳小霞，李玉霞，孫敬偉，宿馨文。基于液壓支撐的大口徑主鏡穩(wěn)像技術(shù)[J].光學精密工程，2017,25(10):2544-2551.[7]謝軍，何鋒赟，王晶，高閣，趙天驕，劉震宇。經(jīng)緯儀主鏡軸向支撐結(jié)構(gòu)仿真與優(yōu)化[J].紅外與激光工程，2016,45(S1):134-140.[8]辛宏偉，劉巨，劉磊，關(guān)英俊。小型光學遙感器主鏡室的光機結(jié)構(gòu)[J].光學精密工程，2015,23(04):986-992.[9]邵亮，吳小霞，陳寶剛，李劍鋒，明名.SiC輕量化主鏡的被動支撐系統(tǒng)[J].光學精密工程，2015,23(05):1380-1386.[10]魯盼，趙振明，高騰，連新昊，夏晨暉，王玉強。高分辨率立體測繪相機系統(tǒng)熱控設(shè)計及驗證[J].北京航空航天大學學報，2023,49(04):768-779.[3]沙巍，陳長征，許艷軍，張星祥，劉磊，王永憲，李新娥。離軸三反空間相機主三鏡共基準一體化結(jié)構(gòu)[J].光學精密工程，2015,23(06):1560-1567.[4]謝軍，曹立華，韓光宇，喬健，劉永明，劉震宇。考慮接觸邊界條件的經(jīng)緯儀主鏡面形誤差分析[J].光子學報，2014,43(12):1212001.[5]韓光宇，曹立華，高云國，喬健，薛向堯.1m望遠鏡主反射鏡的支撐和裝配[J].光學精密工程，2012,20(09):1970-1977.[6]李劍鋒，吳小霞，李玉霞，孫敬偉，宿馨文?；谝簤褐蔚拇罂趶街麋R穩(wěn)像技術(shù)[J].光學精密工程，2017,25(10):2544-2551.[7]謝軍，何鋒赟，王晶，高閣，趙天驕，劉震宇。經(jīng)緯儀主鏡軸向支撐結(jié)構(gòu)仿真與優(yōu)