6 W@80 K空间同轴脉管制冷机设计与实验研究

针对某空间红外载荷需求,基于Sage平台搭建了同轴脉管制冷机整机模型,根据仿真结果对冷头结构参数进行了设计计算。在此基础上,利用实验方法探究了回热器填充方式、惯性管组合方式、充气压力、输入功率、冷头方向对制冷机性能的影响,并与仿真结果比较,两者吻合度较高。研制成功的脉管制冷机整机质量为3.5 kg,输入功率150 W时,无负荷制冷温度为39.74 K,可获得7.23 W@80 K的冷量,整机相对卡诺效率13.26%,在空间用同轴脉管制冷机中处于先进水平。

脉管制冷机双段惯性管调相性能研究

通过建立一维模型,结合响应面优化法,对结构参数如何影响双段惯性管调相性能、惯性管入口处声阻抗与冷头COP的关系进行了仿真研究。在此基础上,确定了最优双段惯性管尺寸,并对双段惯性管在不同运行参数下的调相性能,以及脉管制冷机整机性能进行了实验研究。结果表明,第二段惯性管直径对惯性管入口阻抗幅值和声功的影响较小,双段惯性管调相角度在运行频率60 Hz时达到最大值,惯性管入口阻抗最优点在阻抗相位60°、阻抗幅值9.5×10^(8)Pa·s/m^(3)附近。最优双段惯性管尺寸下,脉管制冷机能够在80 K制冷温度和150 W输入电功下,达到6.5 W的制冷量。

空间用高温超导滤波器与制冷机集成结构设计

介绍了准备投入空间试验用高温超导接收机前端中的高温超导滤波器与斯特林制冷机耦合集成结构设计。首先介绍了结构设计所考虑的因素及总体结构方案设计,然后对集成系统中重要零、部件从材料的选取、结构的详细设计,以及热力学和机械强度校核计算等方面将设计过程进行了介绍,通过理论分析结合以往设计经验,认为该设计能够满足试验要求。

空间用斯特林制冷机结构的发展

斯特林制冷具有工作范围宽、启动快、效率高、操作简便等诸多特点,是我国目前急需突破的空间制冷技术。随着影响制冷机性能的各种因素逐步得到解决,制冷机寿命及可靠性大大提高,现在正向空间工程应用转化。主要介绍了空间斯特林制冷机结构的发展情况,将对制冷机的设计优化,进一步提高制冷机工作寿命和可靠性提供有益参考。

斯特林制冷机安装支架结构设计及热力学分析

介绍了一种斯特林制冷机安装支架结构设计及热力学分析结果;详细描述了结构设计时主要考虑因素,理论分析表明,安装支架的设计能够满足制冷机对其结构和热力学要求。

斯特林制冷机静态真空系统设计与试验

静态真空是星载斯特林制冷机在地面进行各项性能试验的必备条件,它主要由杜瓦和真空保持系统组成。主要介绍斯特林制冷机杜瓦和真空抽气系统的设计。通过试验证明,该系统能够满足斯特林制冷机进行性能试验所需的真空条件。

深空探测用斯特林发电器的发展

自由活塞斯特林循环动态发电技术具有效率高、寿命长、结构紧凑等诸多特点,目前受到深空探测电源系统的高度重视。随着影响发电器性能的各种关键技术逐步得到解决,斯特林发电器各方面性能已经有了很大提高,航天大国已经此项技术列为应用计划。主要介绍了国外空间斯特林发电器的发展历程、关键技术,为国内开展这方面工作提供有益参考。

基于SAGE的30 K空间双级斯特林制冷机设计

瞄准未来空间应用的双级斯特林制冷机,开展了结构设计和详细的热力学设计。通过商业软件Sage建立了计算模型,分析了工作频率、充气压力、一二级排出器长度等参数对制冷性能的影响规律,得到了30 K双级斯特林制冷机合理的结构和工作参数,为开展详细的结构设计和参数调试提供参数依据。

斯特林制冷机与高温超导滤波器集成及降温试验

介绍了一种高效斯特林制冷机与移动通信基站用高温超导滤波器耦合集成系统设计及降温试验;详细描述了集成系统结构设计时主要考虑因素、整体方案设计,并进行了耦合集成和性能试验;实验结果表明,制冷机对其应用背景具有良好的匹配性。

斯特林制冷机与红外探测器耦合集成技术

主要针对斯特林制冷机与红外探测器的耦合集成技术进行了设计、分析,研制了整体式耦合和分离式耦合2种结构的斯特林制冷机/红外探测器组件,并通过了试验测试,性能指标可以满足要求。

一种双臂型低温导热带的性能研究

详细介绍了低温导热带的设计特点。从理论上分析了低温导热带的冷量传输性能和减振特性,得到通过利用高导热率材料可以有效地减小导热温差和降温时间。通过实验验证了低温导热带与制冷机和高温超导滤波器的耦合实验,耦合温差为2.5K。实验结果和理论值基本吻合,分析了造成温差的原因。根据实验结果,提出了新的改进和实施方案。

空间斯特林制冷机失效分析

针对空间用的"牛津型"斯特林制冷机的结构特点,对其早期失效模式和正常失效模式等主要失效模式进行了较深入分析,提出了改进措施。通过结构设计、工艺等改进,可以消除早期失效模式、延长正常失效的时间。

工作参数对斯特林制冷机性能影响分析

在调试阶段影响斯特林制冷机性能的工作参数主要有:充气压力、工作频率和环境温度。其中充气压力和工作频率是最容易更改的参数,通过分析得到:充气压力影响着斯特林制冷机振子系统的自然频率,而工作频率则影响斯特林制冷机压机活塞和排除器的相位差。利用简化模型分析了环境温度对斯特林制冷机性能的影响。实验验证了充气压力、工作频率和环境温度对制冷机性能的影响,实验结果能较好的满足分析部分。

80K/0.8W星载斯特林制冷机研制

介绍了兰州物理研究所80K/0.8W星载斯特林制冷机的研制情况。主要介绍了设计特点、达到的性能指标、通过的环境试验。

小型斯特林制冷机动力学设计及试验

介绍了小型斯特林制冷机动力学设计及试验情况。通过试验,验证了斯特林制冷机动力学设计的准确性,达到了制冷机的谐振,降低了功耗,工作稳定性和可靠性得到相应的提高。

星载斯特林制冷机污染控制工艺研究

污染是影响星载斯特林制冷机寿命的关键因素。为提高制冷机可靠性,必须对污染进行控制。主要介绍了污染对制冷机性能的影响以及污染控制的工艺处理方法。

制冷机探测器组件降温时间分析与试验研究

以探测器制冷机组件为研究对象,建立了组件温度随时间变化的理论分析模型。基于集总参数分析法,分析了热质量、制冷量等因素对组件降温时间的影响,给出了组件温度随时间的变化规律。搭建了探测器组件降温时间试验系统,开展了不同的制冷量、不同的热容和不同的漏热量条件下的组件降温试验。通过试验发现模型能较为准确地反映试验系统的降温过程。

空间斯特林制冷机应用双机备份技术研究

为了提高斯特林制冷机对于空间探测器等应用的可靠性,往往采用双机备份的结构方式,在一台制冷机出现故障后,立即切换到另一台制冷机。文中介绍了兰州物理研究所研制的一种空间斯特林制冷机双机备份应用系统,主要设计特点、试验达到的性能指标等。

斯特林制冷机调试测控仪的设计

斯特林制冷机是一种较为复杂的机电一体化产品,调试过程对制冷机的性能影响较为明显,文章介绍了一种应用于斯特林制冷机调试过程的测控仪,叙述了测控仪的总体电路,重点介绍了与调试过程相关的电路单元,如功能设置、频率调控、幅度调控以及参数显示等,测控仪将供电、测量、参数调控、驱动控制及参数显示集成与一体,与传统的采用专用电源和计算机软件进行调试的方法相比,具有体积小、连接以及操作简单、直观、携带方便的特点,在制冷机的调试过程中得到了较好的应用。

微型燃烧炉燃烧过程的数值模拟与实验研究

对一种微型燃烧反应炉进行了燃烧、炉内流体流动及换热特性的实验和数值模拟研究,确定了微型燃烧炉自然通风时的过量空气系数,以及不同燃料供应量时候炉内温度、受热面温度和热效率。微型燃烧炉的热效率在65%~75%之间,燃烧完全,自吸式通风时过量空气系数在2~2.25之间,受热面温度达到400~800℃,达到斯特林发动机热端温度要求。这些数据对国产微型燃烧炉提供了理论和数据支持,有助于填补我国微型燃烧炉技术的空白。