Atendendo aos requisitos de design leve e alta rigidez para a estrutura de suporte do quadro de uma câmera espacial de grande escala com resolução de 1 m e largura de 200 km, foi projetada uma estrutura de suporte dividida leve. Partindo das necessidades de desenvolvimento de uma câmera espacial fora de eixo de grande porte com três refletores, foi selecionado um material composto SiCp/Al de alta rigidez específica, estabilidade térmica e boa processabilidade; então, com a fração de massa estrutural como restrição, foi estabelecido um modelo matemático de otimização topológica com a frequência fundamental como função objetivo, obtendo os caminhos ótimos de transferência de carga claros para cada componente; além disso, as dimensões das principais partes da estrutura de suporte foram otimizadas secundariamente, obtendo a melhor configuração e as dimensões ideais de projeto para cada parte. O peso total da estrutura de suporte dividida projetada é de 227,8 kg, com uma taxa de redução de peso de 93,9%, atendendo aos requisitos de alta leveza e alta rigidez. Os resultados da análise de elementos finitos e dos testes do protótipo mecânico indicam que a estrutura de suporte dividida atende ao requisito de rigidez com frequência fundamental acima de 50 Hz para a câmera de sensoriamento remoto, a deformação do espelho sob condição de aumento de temperatura de 5 ℃ está dentro da tolerância, cumprindo completamente os requisitos de carga óptica da plataforma do satélite; o ângulo de deslocamento relativo do conjunto do espelho antes e depois do teste de vibração não excede 22″, mostrando boa estabilidade e comprovando a racionalidade e viabilidade dos métodos de otimização topológica e dimensional. O design da estrutura de suporte dividida proposto possui alto valor prático de engenharia para o suporte de grandes câmeras espaciais fora de eixo.

câmera espacial de grande porte;otimização topológica;suporte dividido;leveza;otimização dimensional