第14卷第3期
2008年9月真空与低温Vacuum &Cryogenics 167
空间用斯特林制冷机结构的发展
许国太, 闫春杰, 霍英杰, 王田刚
(兰州物理研究所, 真空低温技术与物理国家级重点实验室, 甘肃
摘兰州730000) 要: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。
关键词:空间制冷; 斯特林制冷机; 结构发展
中图分类号:TB651文献标识码:A 文章编号:1006-7086(2008) 03-0167-05
STRUCTURE DEVELOPMENT OF STIRLING CRYO COOLER FOR SPACE APPLICATION
XU Guo-tai, YAN C hun-jie , HUO Ying-jie , WANG Tian-gang
(National Key Lab of Vacuum &C r yogenic Technology a nd P hysics , La nzhou Institute of physics ,
La nzhou 730000, China )
Abstr act:With the characteristics of wide r ange of operating, fast startup, easy operation and high ef ficiency, S tirling
cryocooler has been the urgent need f or space use , especially at present time. For many year s hard wo rking , so much
technologies have been overcome w hich w as the limit to the performance of Stirling cr ycooler, the reliability of the
cryocooler is enhanced so much that it could be used in the future space mission. In this paper , the development of the
structure of S tirling cryocooler is introduced. Some good references to the optimiz ation design , impr oving life and
reliability of the S tirling cryocooler are presented in this paper .
Key wor ds:space application refrigeration; S tirling cryocooler; structur e development.
1引言
空间活动对低温制冷技术有着广泛的需求, 斯特林制冷机主要为空间遥感器敏感器件提供低温工作条件[1]。目前装载红外探测器的红外侦察、导弹预警等军事应用卫星及高分辨率对地观测民用卫星都急需斯特林制冷机作为低温获得装置; 此外, 应用高温超导器件的通信卫星、天基信息传输系统等也是利用斯特林制冷机作为冷却装置, 获得较高的信噪比。空间技术对制冷技术的要求主要有以下几方面:
(1) 质量要求。现在的低轨道运输价格大约为每公斤1～2万美元, 为降低成本, 减轻航天器的质量是非常重要的。
(2) 能源要求。航天器上能源十分有限, 各有效载荷可利用的能源有严格的限制。
(3) 可靠性要求。空间飞行器基本上是不可维修的, 各有效载荷在飞行器的生命周期内必须要能正常工作, 这就要求低温制冷机可靠性高, 无故障工作时间必须大于飞行器的寿命。
(4) 振动小、电磁干扰小等要求。星载长寿命斯特林制冷机的寿命一般要求达到两年以上, 期间无人维收稿日期:2008-07-03.
基金项目:真空低温技术与物理国家级重点实验室基金(9140C 5506030806) 资助。
作者简介:许国太(1975-) , 男, 青海省乐都县人, 工程师, 从事空间制冷技术研究。
第14卷第3期
2008年9月真空与低温Vacuum &Cryogenics 167
空间用斯特林制冷机结构的发展
许国太, 闫春杰, 霍英杰, 王田刚
(兰州物理研究所, 真空低温技术与物理国家级重点实验室, 甘肃
摘兰州730000) 要: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。
关键词:空间制冷; 斯特林制冷机; 结构发展
中图分类号:TB651文献标识码:A 文章编号:1006-7086(2008) 03-0167-05
STRUCTURE DEVELOPMENT OF STIRLING CRYO COOLER FOR SPACE APPLICATION
XU Guo-tai, YAN C hun-jie , HUO Ying-jie , WANG Tian-gang
(National Key Lab of Vacuum &C r yogenic Technology a nd P hysics , La nzhou Institute of physics ,
La nzhou 730000, China )
Abstr act:With the characteristics of wide r ange of operating, fast startup, easy operation and high ef ficiency, S tirling
cryocooler has been the urgent need f or space use , especially at present time. For many year s hard wo rking , so much
technologies have been overcome w hich w as the limit to the performance of Stirling cr ycooler, the reliability of the
cryocooler is enhanced so much that it could be used in the future space mission. In this paper , the development of the
structure of S tirling cryocooler is introduced. Some good references to the optimiz ation design , impr oving life and
reliability of the S tirling cryocooler are presented in this paper .
Key wor ds:space application refrigeration; S tirling cryocooler; structur e development.
1引言
空间活动对低温制冷技术有着广泛的需求, 斯特林制冷机主要为空间遥感器敏感器件提供低温工作条件[1]。目前装载红外探测器的红外侦察、导弹预警等军事应用卫星及高分辨率对地观测民用卫星都急需斯特林制冷机作为低温获得装置; 此外, 应用高温超导器件的通信卫星、天基信息传输系统等也是利用斯特林制冷机作为冷却装置, 获得较高的信噪比。空间技术对制冷技术的要求主要有以下几方面:
(1) 质量要求。现在的低轨道运输价格大约为每公斤1～2万美元, 为降低成本, 减轻航天器的质量是非常重要的。
(2) 能源要求。航天器上能源十分有限, 各有效载荷可利用的能源有严格的限制。
(3) 可靠性要求。空间飞行器基本上是不可维修的, 各有效载荷在飞行器的生命周期内必须要能正常工作, 这就要求低温制冷机可靠性高, 无故障工作时间必须大于飞行器的寿命。
(4) 振动小、电磁干扰小等要求。星载长寿命斯特林制冷机的寿命一般要求达到两年以上, 期间无人维收稿日期:2008-07-03.
基金项目:真空低温技术与物理国家级重点实验室基金(9140C 5506030806) 资助。
作者简介:许国太(1975-) , 男, 青海省乐都县人, 工程师, 从事空间制冷技术研究。