随着我国空间光学系统在军事信息和民用信息收集上的应用愈加广泛,早已从可见光谱段拓展到红外谱段,更长焦距、更大视场的空间红外光学系统需要相应的技术支撑:如超大口径反射镜设计、大口径摆扫镜支撑结构设计、大尺寸轻量化主支撑结构设计、高精度桁架式主支撑结构装配技术等。本文首先概述了我国对长焦距高分辨率空间红外相机的军事需求与民用需求,简要介绍了国际先进水平的空间红外观测系统,并与我国所具有的空间红外信息收集能力进行了比较。本文为保证Ф2020mm口径反射镜面形的同时实现控制组件整体质量的目的,提出Ф2020mm口径反射镜采用三点支撑的支撑方案,详细介绍了Ф2020mm口径反射镜的三点支撑轻量化技术。根据反射镜设计的经典公式组对反射镜进行初步的参数计算,再根据材料力学理论对反射镜的镜面面形点位移变化量最大值进行估计。通过估计值与设定的合格指标比较,再依据经典公式组的计算结果,确定支撑点位置,并确定反射镜轻量化设计的具体参数。最后通过有限元分析结果确认反射镜在三点支撑下的面形精度结果。为保证Ф2020mm口径反射镜和大口径摆扫镜的面形精度,提出一种新型铰链结构,使铰链不但具有足够的柔性,而且具有足够的动态刚度。首先,基于柔性铰链理论,分析常见铰链中各参数对铰链柔性和刚度的影响。通过分析,确定可加工成型并可调整的铰链结构参数。根据对串联铰链机构和并联铰链机构柔性来源的分析,确定了新型铰链的形式。采用三点支撑形式的Ф2020mm口径反射镜和大口径摆扫镜分别进行有限元分析,分析结果显示,以新型铰链支撑的反射镜面形精度及组件的动态刚度均满足指标要求。对两种结构形式、多种材料的薄壁筒形主支撑结构的有限元分析结果表明,在对支撑效果、动态刚度、重量同时提出要求时,桁架式主支撑结构是更好的选择。基于静定桁架和超静定桁架理论,设计了两个互为镜像的静定平面桁架,并以静定平面桁架为基础设计了一个全桁架式主支撑结构。通过全桁架式主支撑结构及相机的有限元分析结果,确定可以满足设计要求。针对全桁架式主支撑结构,设计了可实现、可达到高精度指标的装配工艺。给出了简要的工艺流程。通过工艺试验验证了三角形桁架装配过程中导致的胶层不均匀虽然降低了胶结强度,但仍可满足使用安全性的要求。全桁架式主支撑结构通过力学试验、验证试验,验证了主支撑结构达到了指标要求的动态刚度。