导航敏感器是通过光学系统捕获目标、利用数字技术处理图像、提取目标、解算姿态等,实现对航天器的导航。随着我国空间科学技术水平的不断进步,对于空间光学导航敏感器的功能需求也越来越多样,逐渐向着高精度、集成化、轻小型、多模式等方向发展。以往单一波段的光学导航敏感器已不能满足现阶段空间探测工作的需求,研制高精度、多功能光学导航敏感器已经成为深空探测领域关注热点。由于导航敏感器所经历的空间环境十分严苛,如冲击、震动、微重力、热、真空、各种辐射及电磁等等,在复杂的空间环境下,为保证导航敏感器的高精度、轻小型、多模式的需求,合理的支撑结构设计必然成为提高导航敏感器系统可靠性的重中之重。此外,合理的支撑结构设计是为了确保导航敏感器从装配、检验、各种地面环境试验、运载以及最终在轨运行的工作寿命,也是各个成像光学元件保持其准确度和精密度的重要因素之一。因此,本文对多模式共光路导航敏感器支撑结构进行研究,主要包括以下内容:首先,导航敏感器是空间相机的一种,对空间相机的国内外发展现状进行调研,其主要内容包括主反射镜材料和轻量化形式、主反射镜支撑结构以及次镜支撑结构。对本文中导航敏感器的光学系统和所要解决问题进行介绍。其次,对主反射镜和主要光学支撑结构进行优化设计。设计主反射镜时选取SiC材料,选用三角形的背部轻量化形式;对反射镜进行集成优化后,通过球面拟合方法检验出优化后反射镜面形精RMS值优于λ/50。设计主反射镜支撑结构时,使用柔性结构使其获得刚柔耦合的能力并对结构位置形式进行优化。设计次镜支撑结构时,将拓扑优化后的初始结构再进行参数优化。经静力学和动力学分析主次镜支撑结构均能保证面形精度RMS值小于λ/50,一阶模态大于100Hz,正弦加速度响应放大不超过5倍。然后对导航敏感器其余组件进行设计,其主要包括各镜头组件、镜头及探测器的支撑结构、外筒以及激光测距机等;对各组件的中结构件的连接方式、所用材料、相关性能等进行研究,为导航敏感器的整机分析建立基础。最后,过对导航敏感器整机进行静力学和动力学分析,结果证明各光学元件面形精度RMS值均优于λ/50,一阶模态大于100Hz以及正弦加速度响应放大倍数不超过5,过分析结果与项目要求进行对比以验证整机设计的合理性。