大口径・長焦点距離の宇宙リモートセンシングカメラにおいて、主鏡と副鏡間の相対位置変化はカメラの画像品質および安定性に影響を与えるため、主鏡と副鏡間の荷重を支える主副鏡支持構造はカメラ設計過程において重要な部分である。本稿では、大口径・長焦点距離カメラの特性に合わせて、炭素繊維薄壁円筒状主副鏡支持構造を設計・製作した。まず、与えられた光学系に基づき、円筒状基礎構造形式を選択した。その後、円筒状基礎構造の特性に基づき、副鏡支持梁および縦方向補強リブの形状を順次分析・選択した。次に、炭素繊維材料の積層設計性の特性を最大限活用するため、主副鏡支持構造の主要寸法、積層厚さおよび積層角度の3つを反復的に最適設計し、有限要素解析により設計結果を検証した。最後に、副鏡の角度変化量の測定および特徴的なレベルの周波数掃引振動試験を通じて、支持構造の安定性および構造剛性を検証した。試験結果は、副鏡の同一状態における長期モニタリング差分変化量が1.5″未満、重力反転前後の変化量が1.08″未満、支持構造の一次固有振動数が115Hz以上、軸方向振動数が180Hz以上であり、主副鏡支持構造が良好な剛性および構造安定性を有し、設計指標を満たすことを示している。

宇宙カメラ;主副鏡支持構造形式;反復最適化;構造安定性