空间制冷技术在星载红外遥感器中的应用与发展

介绍了星载红外遥感器对空间低温制冷技术的要求,综述了长寿命空间低温制冷技术在星载红外光学遥感器中的应用,分析了空间红外遥感器低温制冷技术的现状和发展趋势,指出我国的空间低温制冷技术正向大冷量、长寿命、高可靠性方向发展,并在此基础上讨论了中国空间低温制冷技术的发展方向和应用前景。

氦制冷在空间制冷技术中的应用

介绍了几种用于空间制冷中的氦制冷技术，如３Ｈｅ减压蒸发制冷、３Ｈｅ压缩相变制冷、亚临界液氦制冷、超流氦制冷等。分别介绍了它们的原理，关键技术及其应用实例，最后提出了开展这方面工作的建议。

空间制冷机寿命试验数据采集系统设计

设计了一种基于吉时利2750数字多用表的空间制冷机寿命试验的数据采集系统和一种基于恒流源的Pt100电阻测量电路,能有效地消除引线电阻产生的测量误差,提高了测量精度;采用VC++6.0编程语言为软件开发工具,通过计算机串口连接2750,实现试验数据的采集、保存和数据处理等功能,然后利用MSChart控件对测量数据进行处理,得到数据动态变化实时曲线图,长期试验结果表明,该系统运行稳定可靠、测量准确、使用方便,适合于科研实验和工程项目中使用。

空间制冷技术的新进展

随着空间对地观察向多元(几千、上万元)焦平面技术和长波探测发展,对空间制冷的要求越来越高.一方面要求更低温度,如60K左右,另一方面要求更大冷量,如1W～2W,同时对寿命要求亦越来越高,如3至5年.要完成这个任务,空间辐射制冷技术已力不从心,但机械制冷的寿命制约了它的进一步应用.为提高机械制冷系统在卫星上的使用寿命,国外出现了两种新技术:(1)复合制冷技术,(2)空间热开关技术.下面分别就这两方面作一些介绍.

空间制冷机温控精度研究

提高空间制冷机温度控制精度,对提高空间制冷机工作稳定性至关重要。通过仿真分析了在不同的白噪声强度下,采用过采样的方法获得更高的分辨率时,噪声强度和采样次数之间的关系。在白噪声强度固定的前提下,考虑到软件的执行效率和执行时间,通过适当增加采样次数,可以显著提高AD采集分辨率。从而在以高分辨率AD数据为温度数据输入时,达到温度控制精度更高的目的。

空间机械制冷机环境与可靠性试验方法研究

从空间机械制冷机的失效机理出发,在现有环境与可靠性试验标准规范的基础上,针对空间制冷机可靠性要求高、研制周期紧、成本压力大的特点,对常规试验方案进行了改进与完善,提出了覆盖制冷机研制全过程的试验流程与试验项目,最后针对改进后的试验方案进行了初步的应用分析,结果显示该试验方案能有效缩短试验时间,剔除早期失效,并评估制冷机的寿命与可靠性。

空间用高导热柔性石墨烯膜冷链性能研究

超柔性高导热冷链研究在空间载荷的红外焦平面制冷、活动性高效传热和均温热管理领域具有重要的工程价值和战略意义。提出一种新型石墨烯膜冷链构型,并对其开展热力协同设计和性能试验研究。系统地探究了冷链长度、搭接长度、端头立柱尺寸及数量等对导热带热传递的影响,同时验证了冷链长度、厚度和宽度分别对其振动传递的影响。研究结果表明:焊料填充对于冷链热导率的提升有着显著的影响。增加搭接长度、端头立柱数量和直径均能有效提高冷链热导率,而减小厚度、增加宽度和宽厚比均会增加冷链端部响应幅值。本文的研究结果可为兼具高柔性和高导热性的新一代冷链的选型与设计提供依据。

空间逆布雷顿循环制冷机浅析

采用微型全动压气体轴承透平机械和金属紧凑式换热器的空间逆布雷顿循环制冷机 ,可获得 10 K～ 70 K温度级 1～ 5 W的冷量 ,是空间应用领域内热力循环性能系数最好的制冷机之一。而且具有无振动、长寿命的优点。通过对逆布雷顿循环制冷机系统和部件的改进 ,还可实现 4 .2 K～ 10 K温度下 m W级的冷量。文中主要分析了单级逆布雷顿循环制冷机的系统及主要部件 。

空间斯特林制冷机的可靠性筛选

介绍了中国国内空间斯特林制冷机的早期失效模式及其对应的筛选试验方法,研究了长寿命制冷机的寿命筛选方法,采用温度循环为模拟应力,试验内容包括两部分:制冷机的开关机试验和连续工作试验,总试验时间约500 h。按照给定的筛选程序,可在短期内发现制冷机内部潜在的薄弱环节,诱发其早期失效,剔除不良产品,经过筛选之后的制冷机可有一个长期稳定的工作期,从而提高了制冷机的使用可靠性,推动了自研制冷机在空间任务中的应用。

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。

空间红外天文观测中低温制冷系统分析

基于红外天文卫星中探测器组件和光学部分极低工作温度的需求,结合近来发射的2颗卫星(SIRTF和ASTRO-F),分析了红外天文卫星中的低温系统,给出了总体制冷方案和低温系统有效载荷示意框图,通过三级复合制冷方式,最大程度地降低超流氦用量,延长卫星工作寿命。针对超流氦制冷在空间应用时的特殊性,阐述了气液相分离、质量监测、流量调节3项关键技术的工作原理。

空间斯特林制冷机系统模型辨识与预测控制

为解决空间用大功率机械式斯特林制冷机系统的高精度控温问题,针对这一类具有时延特性的大时间常数温度控制系统,首先,文章提出一种基于继电模型辨识的闭环辨识方法,通过设计合理的辨识参数,采集系统的输入输出响应数据并通过最小二乘法拟合获得了系统的辨识模型,克服了传统开环辨识方法无法获得固定控温点附近辨识模型的不足;其次,基于辨识模型的阶跃响应数据建立预测模型,采用动态矩阵预测控制,通过滚动优化和反馈校正机制,对温度控制系统性能指标实现了最优控制。最后,通过搭建模型辨识及实验平台,验证了系统模型辨识的准确性可达到94%,对长波红外探测器60K控温点的控温稳定性可达到±10mK(3σ)的水平,该模型辨识与控制方法已经成功应用于多台星载红外相机的焦面制冷机控温系统并获得在轨验证。

空间辐射制冷器的热模拟试验方法

介绍了空间辐射制冷器的热模拟试验方法，其中包括试验设备、试验程序、环境模拟、数据采集。

空间微型斯特林制冷机失效分析

斯特林制冷是目前空间红外探测器组件中的关键组成部分,广泛应用于各类空间探测任务。本文初步研究了空间微型斯特林制冷机系统的可靠性,通过对制冷机系统的失效分析,找出了影响其长寿命运行的关键失效模式,并分析了其失效机理,为制冷机系统可靠性的定性分析奠定了基础,有利于开展制冷机系统可靠性增长工作。

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。

KM1型空间辐射制冷器环境模拟设备研制

研制了一台空间辐射制冷器热模拟试验专用的清洁无油环境模拟设备。着重论述了其主要结构、性能指标及设计思路和原理 ,给出了辐射制冷器热模拟试验结果和在轨测试结果。

一种空间复合制冷系统的可行性分析——半导体制冷器/热管/辐射制冷器

半导体制冷器由于材料限制， 主要应用于２００ Ｋ左右的中低温领域。通过低温热管相连， 利用辐射制冷器冷却半导体制冷器热端， 将其热量直接辐射到宇宙空间中， 使其维持在２００ Ｋ温度， 将可能使冷端达到接近１００ Ｋ的空间实用化低温。对这种半导体制冷器／热管／辐射制冷器的复合制冷系统， 空间使用的可行性做出简单分析。

用蒙特卡罗法计算G型空间辐射制冷器的耦合因子

采用蒙特卡罗法计算了G型空间辐射制冷器的耦合因子.在计算中通过积分分布概率方程确定了发射能束,跟踪了复杂曲面系统的反射过程,提出了计算结果的误差估算方法,并采用计算机系统时间作为计算伪随机数据的工作条件,这在一定程度上避免了伪随机数的周期性出现.计算结果表明,蒙特卡罗法能够有效地计算G型空间辐射制冷器的耦合因子,计算误差同几何面的大小成反比,并且通过增加随机能束数,减小了不确定性对结果的影响,提高了计算结果的精度.

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。

空间低温制冷技术的应用与发展

随着空间技术的快速发展,空间低温制冷技术也取得了长足的进步。介绍了国内外空间低温制冷技术最新研究进展及其在对地遥感和深空探测航天器中应用情况,结合国内空间低温制冷技术的发展现状,提出了我国开展空间制冷技术研究的几点建议。