含特殊整流罩的共形光学系统设计、加工和检测

　　飞行器成像光学系统在满足空气动力学性能的同时提升系统的飞行速率及飞行距离是目前的主要矛盾，共形光学系统的研究在飞行器成像方面有着重要的应用价值，逐渐成为近几年来国内外众多科研单位竞相研究的课题。共形光学系统是光学系统与窗口整流罩的一体化结合，目前很难找到一本书能够涵盖共形光学系统的设计、加工与检测等技术。本书以共形整流罩为主要研究背景，在光学设计的基础上，结合当代超精密加工技术和检测技术的国内外**发展动态，细致而详尽地介绍了共形整流罩的关键问题和解决手段。本书在对共形光学系统的产生背景、发展现状及存在问题进行研究的基础上，详细阐述了共形整流罩的像差理论，并结合像差理论循序渐进、由简入深地介绍了含同轴、离轴整流罩共形光学系统的设计方法。同时根据实际情况，分别阐述了共形光学系统动态像差校正技术、共形整流罩的加工和检测技术。本书在介绍理论的实例时，适时加入了作者们的理解，希望通过理论结合实践，将整个共性光学系统技术的各个侧面展示给读者。本书的初衷是藉此抛砖引玉，带动更多相关技术的发展和创新。

　　常军，研究员，博士生导师，教育部新世纪优秀人才，多年来从事新型光学仪器研发，作为第一负责人主持多项国家863、国防973、国家重点研发计划十三五、国家自然基金、国防重大预研和企业项目等。出版著作三部，国内外期刊发表论文90余篇，SCI/EI检索40/50余篇，授权发明专利 24项。累计研制开发百余款新型光学设备，研究成果受到多位院士专家的肯定，应用于多家科研院所，主要产品分别用于核设备运行监控及列装于武器装备系统，为我国国防建设和核安全等领域做出应有贡献。一直承担本科生与博士生课程各一门，带领学生获得全国光电赛一二等奖各两项。指导学生四人获得国家奖学金，一人获得中国仪器仪表奖一等奖。

第1章 共形光学系统概述
1．1 共形光学的概念
1．1．1 共形光学应用背景
1．1．2 共形光学的概念及性质
1．2 共形光学的发展现状
1．2．1 共形光学研究现状
1．2．2 共形光学应用现状
1．3 共形光学的难题
1．3．1 设计难题
1．3．2 制造难题
1．3．3 检测难题
参考文献
第2章 共形整流罩的设计方法
2．1 共形整流罩概述
2．1．1 共形光学系统参数和定义
2．1．2 共形光学系统面型选择
2．1．3 椭球形整流罩的数学特性
2．1．4 整流罩空气动力学分析
2．1．5 整流罩长径比的选择
2．1．6 红外探测距离分析
2．1．7 整流罩材料的选择
2．1．8 实现共形整流罩视场扫描的机械结构
2．2 传统球形整流罩的像差特性
2．3 共形整流罩的像差特性
2．3．1 扫描视场对共形整流罩像差的影响
2．3．2 长径比对共形整流罩像差的影响
2．3．3 厚度对共形整流罩像差的影响
2．3．4 抛物面、尖拱面、圆锥面整流罩的像差特性
2．3．5 万向节连轴器位置对共形整流罩像差的影响
2．3．6 泽尼克像差系数表达式
2．4 共形光学系统的像差校正器
2．4．1 固定校正器
2．4．2 弓形校正器
2．4．3 泽尼克光楔校正器
2．4．4 可变形反射镜校正器
2．5 W-W微分方程组校正彗差
2．5．1 W-W非球面设计方法
2．5．2 光线定义方法
2．5．3 W-W微分方程组
2．5．4 龙格-库塔积分迭代法
2．5．5 固定校正器算法实现
2．5．6 设计实例与讨论
2．6 W-W非球面方程组的改进
2．6．1 W-W方程组的设计思路
2．6．2 一般化非球面设计公式的推导
2．6．3 孔径光线抽样方法
2．6．4 设计实例与讨论
参考文献
第3章 含同轴整流罩的共形光学系统设计方法
3．1 凝视光学系统的设计方法
3．1．1 红外凝视成像系统
3．1．2 大视场、大长径比凝视系统设计
3．2 扫描光学系统设计方法
3．2．1 旋转光楔扫描光学系统
3．2．2 双光楔扫描光学系统
3．2．3 超广角扫描光学系统
3．3 步进变焦距共形光学系统设计方法
3．3．1 步进变焦系统成像基本原理
3．3．2 步进变焦系统设计要求及系统参数
3．4 双波段二次曲面固定校正板系统设计方法
3．4．1 可见光光学系统设计
3．4．2 红外光学系统设计
3．4．3 双波段共形光学系统组合
3．5 共形双模光学系统设计方法
3．5．1 共形双模光学系统成像原理
3．5．2 共形双模光学系统设计
参考文献
第4章 含离轴整流罩共形光学系统的设计方法
4．1 偏心倾斜光学系统像差理论
4．2 整流罩建模与像差特性分析
4．2．1 整流罩建模
4．2．2 偏心整流罩像差分析
4．2．3 倾斜整流罩像差分析
4．2．4 离轴舷窗像差分析
4．3 偏心倾斜光学系统设计方法
4．3．1 偏心整流罩光学系统设计
4．3．2 倾斜整流罩光学系统设计
4．3．3 离轴舷窗像差校正
4．4 机载摆镜扫描红外光学系统设计方法
4．4．1 机载红外成像系统介绍
4．4．2 系统参数及设计方法
4．4．3 系统像质评价
4．5 机载转鼓式扫描红外光学系统设计方法
4．5．1 系统参数及设计方法
4．5．2 系统像质评价
参考文献
第5章 共形光学系统的动态像差校正
5．1 共形整流罩耦合场有限元分析数值计算
5．1．1 流固耦合有限元分析方法
5．1．2 热固耦合有限元分析方法
5．1．3 热流固耦合有限元分析方法
5．2 共形整流罩有限元分析
5．2．1 共形整流罩有限元分析流程
5．2．2 共形整流罩以及工作环境网格划分
5．2．3 共形整流罩超音速飞行分析
5．3 共形整流罩表面形变分析
5．3．1 共形整流罩表面热变形分析
5．3．2 共形整流罩面型变化量泽尼克像差系数转换
5．4 空间光调制器校正共形光学系统动态像差
5．4．1 累斯莱光楔对扫描动态像差校正系统
5．4．2 空间光调制器对动态热像差的校正
5．4．3 空间光调制器误差容差分析
5．5 基于仿生小凹原理校正共形光学系统动态像差
5．5．1 仿生小凹成像理论
5．5．2 仿生小凹波像差理论
5．5．3 变形镜实现小凹仿生动态像差的校正
参考文献
第6章 共形整流罩的加工与检测
6．1 共形整流罩的加工技术
6．1．1 共形整流罩加工概况
6．1．2 共形整流罩加工过程
6．1．3 共形整流罩精密磨削
6．1．4 磁流变抛光技术
6．2 传统非球面检测技术
6．2．1 轮廓测量法
6．2．2 激光扫描法
6．2．3 阴影法
6．2．4 干涉测量法
6．3 共形光学系统零位补偿检测技术
6．3．1 补偿器的类型
6．3．2 零位补偿检测系统结构参数计算
6．3．3 设计实例结果与分析
6．4 共形光学系统子孔径拼接检测技术
6．4．1 子孔径的划分
6．4．2 中心区域检测系统的设计
6．4．3 环形区域检测系统的设计
6．5 国内共形光学系统样机
参考文献
索引