顾伯忠，陈 萌，乐中宇

（1.中国科学院 国家天文台南京天文光学技术研究所，江苏 南京210042；2.中国科学院 天文光学技术重点实验室（南京天文光学技术研究所），江苏 南京210042；3.中国科学院大学，北京100049）

1 引 言

随着现代天文望远镜技术的发展，设计制造集光能力更强、口径更大的望远镜已经问世。12 m 大型光学红外望远镜目前采用桁架式结构方案，经初步优化后，镜筒材料采用钢材时总质量超过200 kg，望远镜转动惯量大、自振频率低、动态性能很难提高，需要对镜筒进一步轻量化。主镜室桁架在镜筒中属于质量占比较大的部件，主镜室桁架的轻量化对于镜筒的轻量化非常必要。传统金属材料比刚度低，驱动功率需求随口径的增大而增加，制约了望远镜口径的提高，应用新材料是结构轻量化的重要途径。

碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Rein⁃forced Plastic，CFRP）是一种新兴的复合材料，具有比强度高、比模量高等优点，膨胀系数也很低［1］，用它代替其他合金金属材料可以起到良好的减重效果，还能保持结构的稳定性，减少温度变形。CFRP 广泛应用于航空航天等领域，如美国哈勃空间望远镜镜筒桁架［2］及HiRISE 高分辨率相机的主承力板、桁架杆、遮光罩等主要支撑结构［3］；欧洲XMM 项目红外射线组合反射镜［4］。在国内，中国科学院西安光学精密机械研究所已对CFRP 在航天相机外罩结构中的应用展开研究［5］，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所则对它在轻小型空间相机框架［6］及大口径空间光学遥感器主次镜连接筒［7］中的应用展开了研究；……