张牧尧 苏云 王超

（北京空间机电研究所，北京 100094）

0 引言

空间反射镜作为光学遥感系统的主要零部件之一，对于成像品质有着重要意义。反射镜的质量作为重要指标，决定着航天器的发射成本与光学相机的成像品质。因此反射镜结构的轻量化设计是如今光机结构设计的关键步骤。

轻量化设计作为航空航天业内的传统课题，一般通过选择轻质材料以及结构优化设计两种方法实现。从材料的角度，采用如钛合金、陶瓷、碳纤维复合材料等轻质材料可达到轻量化的目的。而从结构设计的角度，点阵结构作为新兴结构形式，可以在实现减质量的同时保持结构的承载力，实现轻量化和结构性能的完美平衡。该结构由节点和杆件作为基本元素构成，一般通过使用不同的单胞构型实现结构的功能性变化，特点是质量较小、比强度高以及特定部位的刚度高，并且能带来许多热力学特征。增材制造（3D打印）的快速发展给点阵结构的制备提供了实现的条件，使设计人员能够尝试一些颠覆性的点阵设计方案。国内外学者使用点阵结构设计了许多航空航天零部件[1]，如：文献[2]在航空涡轮发动机上使用了点阵技术；文献[3]使用点阵结构轻量化处理制造了小型反射镜，并对其进行了光学表面的镀镍处理以及X射线探伤；文献[4]在设计相变热控制器时填充了点阵结构，实现了60%的轻量化率，并且结构在受压实验中表现良好，防漏性能令人满意。传统点阵材料为均匀分布，但是非均匀点阵结构有着更好的力学性能，可以根据结构特性达到更好的材料分布[5-7]，一般用拓扑优化实现点阵结构的非均匀性。……