高空高速航空相机光学窗口的热光学分析

作     者：石进峰 吴清文 张建萍 黄勇 杨献伟 丁亚林 

作者机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所空间光学研究一部吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100049 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术中国科学院重点实验室吉林长春130033 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所航空成像与测量技术研究部吉林长春130033 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2012年第32卷第4期

页      面：235-243页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082504[工学-人机与环境工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家重大工程资助课题 

主　　题：光学设计 光学窗口 热变形 Zernike多项式 波像差 

摘      要：分析航空相机光学窗口的热光学特性,选定熔石英作为窗口玻璃的材料,将热流密度加权分配到窗口外表面各个区域,并考虑整个窗口玻璃的辐射来计算其在一个工作循环内的温度分布。高空高速飞行时,气动热使窗口外表面的温度急剧上升,由于熔石英的导热率很小,窗口产生很大的轴向温差,分别取轴向温差55℃,70℃和90℃时的工况计算窗口热变形;光学窗口内、外表面的变形规律为近似球面,计算了其近似曲率半径,计算由面形变化和折射率变化引起的光程差并转化为Zernike多项式;将Zernike多项式系数带入Code V中考核窗口玻璃的光学性能,得到波像差变化量,其像面离焦量为-0.114mm,调制传递函数的下降最大值小于0.01。结果表明,光学窗口满足光学性能的要求。