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增大空间望远镜的口径以增强望远镜的分辨率可以为我们探知远处未知事物的真相，但是，随着望远镜口径的增大，其重量急剧增加，大大提高了发射成本和制造成本。将碳纤维增强聚合物复合材料(CFRP)球面镜运用主动光学原理进行非球面成形的技术，不仅可以获得大口径超薄超轻镜面材料，而且由于球面镜制造较非球面镜制造简单，可大大减少镜面的制造成本；为此，本文研究了碳纤维增强聚合物材料的设计，并对碳纤维增强聚合物球面镜实例进行了非球面主动成形计算和分析。在碳纤维增强聚合物复合材料的设计方面，本文首先根据经典层合板理论得到准各向同性应满足的条件，确定单层组数最大的铺层方式，并提出采用正则化刚度系数方法对铺层顺序进行优化。然后，针对M40/环氧648材料，通过优化得到最佳铺层顺序。最后，利用有限元方法建立口径500mm的壳体模型，分析模型上相同半径上各节点在光轴方向的受力变形量。结果显示：总层数为24层，铺层顺序为[45/-15/-75/90/15/-45/-30/60/-60/0/30/75]s的层合板其弯曲刚度的均匀性最佳。分析表明：采用正则化刚度系数优化方法，可得到准各向同性层合板铺层顺序的最优化方案；当总层数一定且单层组数最大时，增加定向单层数，将增加层合板弯曲刚度的均匀性。在碳纤维增强聚合物复合材料非球面反射镜的主动成形方面，首先根据反射镜非球面主动成形原理，介绍分析了最接近球面的选择、自重变形下最少支撑点数以及镜面变形和致动器作用力关系；然后，针对口径为500mm的CFRP球面反射镜（PV1151μm,RMS2918nm）进行了非球面主动成形计算和分析。结果表明：致动器排布方式采用环形排布的反射镜比三角形和正方形排布经非球面成形后得到更小的面形误差；当致动器个数为49个，采用环形排布经主动力校正后的面形误差PV为1.6μm，RMS为259.79nm；当致动器个数增加到81个时，采用环形排布方式经主动力校正后的面形误差PV为1.1μm，RMS为121.13nm（λ/5），这说明增加致动器的个数、减小致动器之间的距离有利于提高面形精度。采用三种排布方式都存在着中心区域的面形误差较小，边缘的误差较大，要提高边缘区域的致动器排布密度，才能提高面形精度。