随着对地观测和空间光学的发展,空间薄膜反射镜技术具有大口径、面密度低、可折叠/展开、成本低等特点,能够解决高分辨率空间使用需求和发射承载空间、质量限制的矛盾。和其它成形方法相比,利用静电拉伸方法成形的空间薄膜反射镜除了具有上述优点外,还能够得到精度较高的自由面形,应用前景十分诱人。目前,以美国为首的国外宇航先进国家纷纷进行了空间薄膜反射镜技术的研究并已经取得了实质性的进展,而国内在空间薄膜反射镜技术尤其在大口径静电成形薄膜反射镜技术的研究方面才刚刚开始,尚处于探索阶段。虽然静电薄膜反射镜有很多优点,但是由于空间薄膜面形的静电成形影响因素十分复杂,很难进行有效控制。课题组前期研制了单电极静电薄膜反射镜试验装置,但是从其拉伸面形结果来看,不能满足理想成形条件,采用多电极进行薄膜反射镜面形控制是获得良好面形的重要手段。因此,本论文重点进行了空间薄膜反射镜的多电极控制方法研究和多电极反射镜实验结构设计,并在此基础上进行了多电极静电拉伸聚酰亚胺薄膜的面形控制和检测实验,分析、总结了薄膜反射镜面形的静电控制影响因素和多电极控制规律。理论分析和实验结果表明多电极所产生的非均布电场力能够获得比单电极作用更好的薄膜面形。首先,全面分析了薄膜反射镜面形控制的影响因素来源,并将这些因素分为主动控制和被动影响因素分别加以分析,为开展薄膜反射镜的多电极控制方法研究和实验结构设计提供了依据。将薄膜反射镜的静电成形控制问题归结为薄膜受载变形的反演求解问题,并进而分为连续载荷和离散均布载荷两种加载方式进行反演求解方法的对比分析。对于连续载荷加载方式,重点基于薄壳的无力矩理论推导了存在预应力因素的连续载荷随薄膜半径变化的函数关系,给出了薄膜反射镜成形的内因,并为薄膜反射镜的静电控制和结构设计等提供了理论依据。鉴于实际控制必然采用离散电极形式,因此进行离散载荷加载方式的反演求解分析。首先对基于泊松方程近似解析求解的最小二乘法反演求解方法和有限元静电结构耦合求解方法进行了阐述,并分析了其小变形应用的局限性;又分析了大变形区域的线性化求解。最后从有限元数值优化求解的角度给出了非均布优化载荷的求解算法,从而为薄膜反射镜的多电极面形拉伸实验提供了切实可行的控制方法。在理论分析的基础上,进行了有效口径300mm的三环10个电极的多电极薄膜反射镜夹持结构设计,进行了初步的平面面形检测、面形聚光和单环电极拉伸检测试验。根据有限元反演算法求解了一定面形(抛物面)精度条件下的三环非均布优化载荷,经过面形成形的基本控制实验和面形检测,验证了多电极非均布静电力控制柔性薄膜反射镜成形的可行性,初步形成了一套大口径静电薄膜反射镜的实验和面形控制方法。本论文工作为下一步开展薄膜反射镜静电成形的面形精度控制研究,为深入研究薄膜反射镜技术和实用化奠定了基础。