本論文は強化樹脂炭素繊維積層最適化設計手法に基づき、ある光学衛星の構造熱変形の最適設計および試験検証を行った。まず、衛星が存在する太陽同期軌道の外部熱流データを分析し、次に外部熱流データおよび衛星の熱特性解析に基づき、衛星各艙板の高温状態および低温状態の温度荷重分布を計算した。極端な作動状態における衛星プラットフォームの温度荷重に基づき、積層角度を設計変数とし、衛星プラットフォームのカメラ脚取付面の平面度、角度、ならびに全星向けX/Y/Z方向の一次固有周波数の変化を解析した。解析データはθ＝40°の場合、カメラ取付板のハニカムパネル積層角度の順序が［90°、＋40、0°、−40、−40、0°、＋40、90°］であり、荷重取付面の熱変形が最小となり、全星の基礎周波数が打ち上げロケットの要求を満たすことを示している。熱試験および振動試験により、本設計案は熱荷重の影響下で有効荷重取付面の平面度が0.05より良好で、角度変化が60″より優れており、X/Y/Z方向の一次基礎周波数がそれぞれ22、18、49.8 Hzで、光学カメラの取付精度と打ち上げロケットに対する衛星基礎周波数関連の要求を満たすことが確認された。

光学衛星;構造最適化;積層最適化;熱変形;外部熱流;基礎周波数