航空侦察相机镜头结构动力学分析

【类型】学位论文

【作者】吕清涛 

【关键词】 航空侦察 侦察相机 动力学分析 相机镜头 随机振动

【摘要】航空战术侦察是各种战术侦察中，最为有效的手段之一。而航空侦察相机又是航空侦察的关键侦察设备，在现代化信息化战争中，其往往对各种战役的成败起到决定性的作用。航空相机镜头是航空侦察相机的重要组成部分，它的性能的好坏影响到侦察的效果，尤其是其在动力学方面对整机的正常工作有直接影响。本文针对此情况，做了大量的研究工作，具体包括： 1.对选题背景、要求进行了分析，概述了航空侦察相机在国内外的发展现状及趋势，提出了现阶段在相机结构设计方面的发展，引入了有限元的方法来解决问题。 2.根据航空侦察相机结构基本要求，提出了航空侦察相机镜头结构的初步设计方案，并由相机的光学系统确定了机械系统、材料、主要结构尺寸及连接方式等。并在此基础上确定了整机的结构，且利用UG软件对镜头结构进行三维实体建模。 3.在对相机做网格划分之前，讨论了三维六面体网格精度理论，以简化的镜框为例分析了静力学与动力学分析时网格划分的区别，且利用相对精度控制法建立了动力学网格划分的原则，依据上述分析结果对镜头实体模型进行有限元划分，在三维几何模型的基础上，建立了航空侦察相机镜头结构动力学分析有限元模型。 4.以 MSC/Patran 为前后处理软件，MSC/Nastran 软件为解算器对镜头结构有限元模型进行动力学分析，具体分析时首先对镜头结构进行模态分析，根据模态分析结果可知，原先提出的设计方案中镜头刚度过低，且使前两阶固有频率低于军方所给要求，因此论文以提高刚度为目标，改进了结构，再次对改进后的结构做模态分析，结果完全满足要求。然后对改进后的镜头结构进行正弦扫描与随机振动分析，在此采用大质量法进行加载，针对对正弦扫描的结果，分别考察了四个关键位置的加速度与应力响应。在考察随机振动时，考察了两个关键位置的加速度响应均方根值。考虑到从地面到高空热环境的变化，计算了在给定温差范围内的面形变化。在工程分析误差允许范围内，以上计算结果均满足要求，计算结果合理，且对工程实际有一定的指导意义。 本文的研究表明，将有限元法及其先进技术应用到航空相机的动力学分析中是可行的，不仅如此，它还具有其它传统方法无可比拟的优越性，并具有非常广泛的发展前景。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】长春工业大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】孙宝玉

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