航空相机在资源遥测、气象观测、军事侦察等许多重要的领域有着广泛的应用需求,将非球面或自由曲面光学元件用于航空相机将使成像性能得到极大改善,然而航空相机在运行中的几何、力、热误差以及振动等因素对非球面或自由曲面光学系统成像性能的影响还不是十分清楚。此外,随着航空相机技术的发展,振动逐渐成为了影响航空相机成像质量的主要因素之一。为研究上述问题,推进项目进行,本文设计了一台三轴稳像航空相机样机,并对其减振系统进行了分析与研究。本文的主要研究内容如下:1.结合航空相机工作特性和工作方式的分析,本文针对项目设计要求对航空相机样机的机械结构、光学系统和控制系统进行了相关设计与选型,提出了三轴稳像的方式,即添加航向轴精密轴系结构,以完成更好的像移补偿,提相机的高成像质量;利用ANSYS WORKBENCH有限元分析软件对本文所设计的三轴稳像航空相机进行静力学有限元分析,分析其静刚度是否满足要求;分析航空相机的结构组成,设计三轴稳像航空相机的伺服控制系统并对该控制系统的控制板、驱动元件和反馈元件等选型。2.根据对三轴稳像航空相机的工作特性分析,建立三轴稳像航空相机样机工作过程中各坐标系,通过坐标转换的理论,建立了三轴稳像航空相机样机工作过程中地面景物坐标点与图像像点之间的映射关系;之后采用统计模拟法,结合Matlab软件模拟航空相机工作环境下的随机振动,建立航空相机振动像移模型,分析相机摆扫拍摄过程中,振动对三轴稳像航空相机样机成像质量的影响。3.建立三轴稳像航空相机样机减振系统,考虑到该样机用于地面实验室内试验,选取俯仰轴方向设计减振系统。根据单自由度振动模型,确定系统固有频率。选用弹簧减振系作为减振系统的支撑模块,液体粘滞阻尼器作为减振系统的阻尼模块,计算各个元件支撑刚度和阻尼系数,运用ANSYS WORKBENCH对三轴航空相机减振系统进行模态分析和谐响应分析,分析三轴稳像航空相机减振系统的固有特性,验证该航空相机对环境中的高频振动的抑制效果。4.针对航空相机的成像质量,设计完成三轴稳像航空相机的实验室内静、动态成像对比试验和外场飞行成像试验,验证该航空相机成像质量是否清晰,是否满足成像质量要求。