【摘要】随着人造卫星的成功发射，我国的航天外太空技术得到了飞速的发展，利用航天技术进行相关的空间观测可以比普通的地标观测更加准确和直观，利用电磁波进行全波段的检测可以减少大气层对宇宙辐射的吸收，为了更加深入的探讨宇宙空间，对于空间观测技术提出了更高的要求，虚拟工程技术能够实现对空间复杂环境的准侧检测，同时对航天器械具有很好的保护作用。本文对空间光学仪器研发中应用的虚拟工程技术进行了相关的分析，为我国的宇宙探索技术提供一些参考意见。

　　【关键词】空间光学仪器；虚拟工程技术；开发分析

　　宇宙环境是非常复杂的，空间光学仪器在进行探测时候需要面对很多难以预测的环境，因此需要航天器具有非常高的性能和抗恶劣环境运行能力。空间光学仪器不仅需要进行高精度的数据测试，对运作时的环境也要具有很高的抵抗力，例如在太阳和地球不同的遮挡下，航天器要承受冷热温差非常大的温度周期变化，因此为了保证光学系统满足空间检测的需要，就需要使用虚拟工程技术。

　　1 空间光学仪器虚拟技术应用的意义

　　随着计算机技术的发展，在进行不同的研究和探测时，需要研发不同种类的计算机设计方法和相关技术。虚拟工程技术就是随着计算机研究技术的发展而产生的。虚拟工程技术能够对设备的工程性能进行高精度的仿真模拟，通过在计算机上构建产品的模型，在构建的虚拟环境中分析产品承受各种力的作用，在这个基础上进行产品功能和性能的预测。通过虚拟工程技术的应用，可以实现多种方案的优化设计处理，从而更好的提升产品的性能。虚拟工程技术能够有效的缩短产品的研究时间，产品的质量和性能也有了更好的保障，因此在进行产品的研发和创新时，虚拟工程技术具有重要的意义。

　　2 空间光学仪器虚拟工程技术的特点

　　空间光学仪器虚拟工程技术能够最大限度的利用计算技术进行产品性能的评估，通过建立虚拟的模型可以实现产品功能的深入分析，从而对产品可能出现的质量问题进行有效的预防，为产品的成功率进行了有效的保证。对于产品性能的分析不仅仅是体现在产品的相关参数上，对于产品的一些物理性质也能较好的评估，虽然虚拟工程技术并不是真实的产品，但是依然可以实现对产品性质的真实测量。相对于传统的工程技术而言，虚拟工程技术具有以下几个特点。

　　2.1 方便修改

　　虚拟工程技术对产品的考评是建立在空间虚拟模型上的，因此想要对产品的相关性质进行调整时，只需要在虚拟的模型中进行产品参数的调整就可以看到修改效果，从而减少成本的投入。

　　2.2 更好的实现产品目标

　　在传统的设计中，往往是依靠以往的经验来进行方案的设计，在制造出样机的基础上对样机进行相关的调试，进而发现产品的缺点和不足，进行重复的试验后得到符合要求的产品，在多次的实验中，会有大量的人力、物力和财力的投入，不仅增加了产品的开发时间，同时也增加了产品的成本投入。对于空间光学仪器这样需要非常高精度的测试来说，使用虚拟工程技术可以使得参数的变化变得易于实现，并且通过材料的优化设计，使得产品的性能更好的实现。在虚拟模型下对产品的性能和物理参数进行设置，在发现产品不足时进行修改，在虚拟环境中的修改就是相当于实际产品的重复再设计，从而能更好的实现产品的预期目标。虚拟工程技术就是代替了实际产品的多次设计，既能有效的减低产品开发的成本投入，减少了产品的研发时间，更好的保证了产品的研发质量。

　　2.3 可视化的产品设计

　　由于虚拟工程技术是简、建立在计算机技术上的，当进行产品相关参数的调整时，可以对产品的调整进行直观的控制，使得检测的数据能够以图像、动画等形式呈现出来，并且检测的数据具有实时性，可以对产品的相关参数更好的控制和调整。

　　2.4 可进行破坏性实验

　　由于空间光学仪器在工作时要面对很多复杂的环境，有很多不可预计的因素产生，有些因素甚至会造成仪器的损坏，虚拟工程技术能够对产品进行破坏性检验，观察产品在一些恶劣条件下的运转，并且将相关的结果通过数据的形式展现出现，这是传统的产品检验所无法实现的。

　　3 空间光学仪器虚拟工程技术的构成要素

　　虚拟工程技术主要有以下几点要素：实体模型的构建、虚拟模型的装备配置、运动的模拟、环境负荷的模拟。

　　3.1 实体模型的构建

　　在虚拟工程技术中最基础的环节就是进行产品零件的空间实体模型构建，主要包括产品的空间形状、几何参数、空间拓扑关系、材料的相关性能等，在进行产品的加工之间，通过对模型的构建可以精确的计算出产品零件的重量等，由于仪器需要由火箭搭载进入太空，因此仪器的重量控制非常重要，在不影响仪器性能的基础上减轻重要能够降低能源的消耗，空间光学仪器需要进行非常多的计算工作，因此需要对产品的零件进行精确的计算。

　　3.2 虚拟模型的装备配置

　　在构建的模型中，需要按照产品的要求进行相关的装备配置，虚拟的配置要严格的按照实际的关系进行，常见的关系主要是配合关系，进行虚拟的配置可以及时的发现零件不匹配的问题，。从而进行及时的调整。

　　3.3 运动的模拟

　　在虚拟的环境中让仪器进行仪器的运转，观察仪器在运动中的情况，以此检测仪器在空间运动中的协调性，通过对运动的模拟，可以实现仪器的运作检验。

　　3.4 环境负荷的模拟

　　空间的光学仪器需要非常高精度的测试，并且需要面对非常复杂的环境。比如微重力的环境、过热负荷等，在这些环境下也需要仪器进行精确的测量，因此在虚拟工程技术中，需要进行相关环境负荷的模拟。

　　3.4.1 微重力环境

　　空间光学仪器的检测和研发都是在微重力的环境下进行的，因此在虚拟工程中需要进行微重力环境模拟，从而观察仪器在微重力环境下的运行状态。

　　3.4.2 过热负荷环境

　　过热负荷环境主要是指由于调养辐射、地球反射、遮挡作用下的热环境。仪器在运转中需要 反复进行温差高的冷热交替实验，从而判断产品在过热负荷环境下的运转性能。

　　4 结语

　　对于空间光学仪器的研发来说，虚拟工程技术是非常重要的，不仅可以实现产品性能的优化设计，还能有效降低产品研发的时间和成本投入。虚拟工程技术具有传统产品研发所不可比拟的优越特点，比如方便修改、更好的实现产品的目标、产品设计的可视化等，在进行虚拟工程技术的应用时，要注意相关要素的构成，针对每一个环节都要进行精准的设计。要积极的提升计算机处理技术，让虚拟工程技术更好的为空间光学仪器研发做贡献。

　　参考文献：

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