精稳组件与超轻质大反射镜技术

　　1　引　言

　　现代近程防空反导武器及车载、机载反坦克武器系统中都已配备高精度光电稳定跟踪瞄准系统。为适应全天候作战的要求,光电探测系统普遍采用电视、热像、微光、激光等综合探测与成像系统,这类光电稳定瞄准系统都是用陀螺作为惯性基准的一次稳定控制平台系统,其稳定精度在0.15～0.5 mrad范围内。为打击远距离的点状目标,国外已经开始采用高精度的二级精稳技术,稳定精度≤0.02 mrad。

　　研究高精度二级稳定系统要解决的关键问题很多,高精度大反射镜稳定组件是其中的关键技术之一。在大反射镜精稳组件中,超轻质大反射镜的设计优化、加工、稳定处理和精稳组件的结构设计是必须解决的两个关键技术。

　　2　大反射镜精稳组件

　　大反射镜精稳组件是稳定瞄准系统的一个部件。该稳定瞄准系统是粗级稳定平台加精级稳定反射镜组件而进行的粗、精复合。粗级稳定平台采用悬挂式结构,可将光电传感器等负载悬置在两侧,具有俯仰和方位两个自由度。粗稳平台由惯性支承、环架、电机、解算器和陀螺组成。

　　大反射镜精稳组件由超轻质大反射镜、扰性环、力矩器、传感器、限位器、安装座和传感器线路等组成。精稳超轻质大反射镜可做俯仰、方位两个自由度的运动,被安装在需要精确稳定的光学通道中,并保持方位与俯仰的一致性。

　　大反射镜精稳组件的稳定是通过机电方式实现的,它具有精度高、频带宽的特点,适用于红外、电视、可见光等多种传感器,并不会因为传感器自身的性能不足而影响系统的稳定精度。目前,一种被称作为电子稳像的技术得到迅速的发展。这是一种新型的精稳方式——视频图像精稳技术。这种稳定方式在体积、重量、成本等方面都优于前一种方式。它是通过对失稳的视频信号进行处理,从而实现视频图像的精确稳定。此项技术最适合于二级稳定系统的精确稳定,其图像的稳定原理将在以后的其它文章中详细介绍。

　　3　反射镜设计的依据

　　精稳反射镜是多光谱光电探测系统共同的入射窗口,由于光电探测系统的探测要求,所以窗口直径或窗口尺寸要求很大。传统的反射镜均为光学玻璃材料,为保证反射面的光学性能,反射镜必须做得较厚,所以质量很大,转动惯量很大,限制了稳定精度的提高及时间常数的减小。另外,由于玻璃材料的脆性使得驱动器和弹性支撑与反射镜的联结困难。

　　反射镜轻质化是实现高加速度、高带宽的一个至关重要的关键技术。轻质化有助于实现高带宽。高带宽要求反射镜与驱动器结构的弯曲模态有很高的频率。为此要求制作反射镜的材料应有尽可能高的刚度/质量比。在研究中,采用具有最佳刚度/质量比性能并具有很好热性能的金属作为超轻质大反射镜的基体。