基于碳纤维框架天基目标探测二维跟踪转台结构优化

• 作者: 陈卓 胡庆龙 李朝辉
• 来源期刊: 光学精密工程
• 关键词: 天基目标探测 二维转台 碳纤维结构 拓扑优化 有限元分析
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 页码范围: 547-557
• 页数: 11页
• 分类号: TH743
• 语种: 中文
• DOI: 10.37188/OPE.20212903.0547

摘要

为满足某星载太阳辐照度光谱仪对太阳的跟踪指向技术要求,设计了一种二维转台系统.本文对该转台进行了结构的拓扑优化设计、有限元仿真及试验验证.首先,通过研究和比较现有的转台方案,确定以基本地平式作为转台的结构形式,选择性能优良的M55J碳纤维复合材料作为转台结构的主要材料,配合TC4镶嵌件来连接部件.根据拓扑优化结果和工程经验,分别完成了转台3个主要部件的蒙皮和加强筋结构设计,得到了总体尺寸为966 mm×400 mm×730 mm、质量为27.3 kg的转台框架.针对此结构进行有限元分析,得到转台整体基频为58 Hz,结构强度和刚度满足设计指标要求.最后,对转台初样进行了抗力学试验和热真空试验.试验结果表明,转台整体的一阶频率为53 Hz,正弦振动前后基频变化在2％以内,随机振动前后基频变化在4％以内,在真空环境中功能正常.该转台整体结构设计合理,性能稳定,能够满足设计指标要求.