半球形整流罩空气阻力系数大,不利于导弹速度、射程和机动性能的提高,已成为制约导弹向高速化方向发展的主要因素。为了适应导弹的高速化,科研人员提出了采用流线型设计整流罩的共形光学技术。装备共形整流罩的导引头具有更小的空气阻力系数,在结构上可实现更大的目标视场。但共形整流罩会引入随视角变化的动态像差,严重影响探测系统的成像质量。因此,校正共形整流罩引入的动态像差是共形光学的核心任务。本文研究了共形整流罩的几何特性和像差特性,提出了通过设计整流罩内表面减小动态像差的方法和拱形校正器初始结构的求解方法。相关的技术成果可为共形光学技术的应用提供理论和技术支持,对提升导弹的性能起到积极作用。本文的主要研究内容如下。共形整流罩的几何及像差特性研究。本文基于微分几何原理对共形整流罩的几何特性进行了研究,获得了统一的二次曲面曲率计算公式和视轴与法线夹角计算公式,总结了长径比、边缘斜率以及回转中心位置对曲率半径差值和视轴与法线夹角的影响规律。基于Zernike像差理论,研究了整流罩的材料、厚度、长径比、边缘斜率以及成像系统的口径、回转中心位置对等厚度的二次曲面整流罩引入动态像差的影响。研究表明随着材料的折射率、厚度、长径比、边缘斜率和成像系统口径的增大以及回转中心位置远离整流罩顶点,二次曲面整流罩引入的像差均出现不同程度的恶化。其中,口径比对像差的影响最大,其次是边缘斜率、长径比和折射率,厚度和回转中心位置对像差的影响相对较小。基于消视轴误差的整流罩内表面设计方法研究。本文分析了视轴误差的产生机理及危害,提出了消视轴误差的共形整流罩内表面设计方法。根据折射定律和几何关系,建立了消视轴误差方法的整流罩内表面方程,并给出了一种内表面的数值求解方法。以二次曲面整流罩为例,研究了基于消视轴误差方法设计整流罩内表面时的像差特性。分析表明,相比传统的等厚度二次曲面整流罩,采用消视轴误差方法设计内表面时整流罩引入的动态像差相对较小,且对视角变化不敏感,有利于降低后续校正器的设计难度。基于改进的Wassermann-Wolf方程的拱形校正器设计方法研究。本文阐述了轴对称系统的Wassermann-Wolf方程的原理及设计方法。通过将成像系统的入瞳简化为条带状,建立了任意视角时弧矢面内相互平行的光线经过整流罩和拱形校正器后仍然平行的物方光线与像方光线对应关系,基于此提出了一种拱形校正器初始结构的求解方法。通过改进Wassermann-Wolf方程,推导了拱形校正器前表面和后表面满足的微分方程组以及数值计算所需边界条件满足的方程。分别以等厚度的二次曲面整流罩和基于消视轴误差方法设计的二次曲面整流罩为例,应用改进的Wassermann-Wolf方程以及边界条件,采用数值方法计算了拱形校正器的前表面和后表面面形。像差分析结果表明,以计算得到的前表面和后表面面形作为初始结构,优化后的拱形校正器可以有效校正共形整流罩引入的动态像差,残余像差的量级可以采用可变形镜校正。