半导体致冷器的发展与应用

半导体致冷器作为一种固态器件,比机械致冷更具优越性,文章详细论述了半导体致冷器的结构、工作原理和当前半导体致冷器的发展与应用。     

休斯公司研制磁致冷器

休斯飞机公司正在研制一种用于天基红外探测器和信号处理器的磁致冷器,其致冷温度低于通常采用的封闭式气体循环致冷器。磁致冷器利用磁致热效应将磁性材料交替磁化和去磁来改变温度,而常规封闭式气体循环致冷器是通过气体反复膨胀和压缩来产生低温的。 休斯公司光电和数据系统部已与美国空军空间动力实验室签订了一项价值490万美元的合同,来为战略防御计划局(SDIO)试验2台先进的磁致冷器。根据合同,休斯公司将对其在过去两年中研制的一台磁致冷器作进一步的测试和鉴定。休斯公司还将综合应用封闭式致冷器和磁致冷技术,设计和制造一种混合式致冷系统。     

美将生产长寿命空间致冷系统

美国航天工业界即将生产第一个用于天基红外探测器的长寿命低温致冷系统。他们可能已于今年6月开始对两台闭环斯特林循环低温致冷器进行试验。根据设计,这两台致冷器的最低使用寿命为10年。 长寿命低温致冷器是NASA正在研制的地球观测系统(EOS)设备所需的关键技术。此外,战略防御计划局(SDIO)还准备将它用于智能眼天基红外探测器。 美国空军菲利浦实验室和戈达德航天飞行中心分别负责对SDIO和NASA的低温致冷器研制工作进行管理。     

卫星空调隔间地面调温技术的应用与分析

介绍了卫星在进行地面调温时所采用的空调隔间调温方案．针对该设计方案，以有效载荷的温度水平作为判定地面调温过程的依据，并且根据密封舱内风扇的工作状态．分别对“风扇开”和“风扇关”两种情况下的地面调温过程进行了理论分析。通过理论分析，得出了有效载荷在调温过程中的温度变化规律，并给出了许多有用的定性结论。最后，在理论分析结论指导下对地面调温进行试验．试验数据与理论分析公式符合得较好。     

断风保护器防水工艺

DF—21调温系统要求长期暴露在野外工作,当受到雨、雪、露、潮,高低温等恶劣气候的浸蚀后,调温系统中的轴流风机的绝缘性能遭到破坏,不能正常工作。为保护DF—21调温系统,在风机回路中接入了断风保护器。     

一种热沉调温的自动控制技术

某热真空试验设备热沉调温系统采用开式沸腾系统,能够使热沉温度在一定范围内可调,为产品试验提供一定的交变温度环境。测控系统通过PLC对调温系统设备的测量与控制,实现对热沉调温。副热沉温度稳定度约为±5℃,单点温度稳定度在±3℃之内,基本满足使用要求。     

大型空间环境模拟器热沉气氮调温系统设计与实现

文章结合某型号航天器对调温热沉试验需求,对国内外气氮调温系统进行分析调研,对某空间环境模拟器进行了气氮调温系统流程设计,对影响系统的关键参数如气氮流量、液氮体积流量及有关供气供热管径等进行分析研究和设计实施,并进行了系统调试。调试结果表明,热沉温度均匀性达到±5℃,升/降温速率均达到或超过1℃/min,满足相应的型号试验要求。     

调温热沉换热系统仿真设计与应用

调温热沉具有操作简单,经济性好,降温速率快,对试验件无遮挡等优点,因此,在部组件级热真空试验中具有越来越重要的地位和意义。对于调温热沉的设计,本文中通过采用基于M文件表述的S函数程序和状态空间描述的分布参数模型用于系统仿真,从而得出载冷剂、试验件、热沉三者之间的温度动态关系。继而得到热沉温度控制方案中控制参数的影响条件以及调温热沉设计方案中载冷剂的温度和流量的数据。     

不凝气体对航天器两相热控设备性能的影响

不凝气体(NCG)是影响航天器两相热控系统性能和寿命的关键因素之一。文章总结了NCG产生的机理,即材料相容性、物理吸附与脱附,以及空间极端环境下工质的分解;介绍了NCG对航天器传统热管、环路热管和重力驱动两相流体回路热性能的潜在危害,包括工作温度升高、总热导减小、启动困难,甚至引起运行失效;从工程应用角度,提出了NCG问题的抑制措施,如对于环路热管,可加装半导体致冷器,对于两相流体回路,可增大储液器体积或减少工质充装量。     

氮气强制对流消除煤油温度分层及其液氮降温系统分析

为找到煤油贮罐降温后的温度分层原因，通过分析煤油贮罐不同深度的温度，结合管道布置走向，发现煤油降温流动过程中存在上部滞流区，导致煤油贮罐形成上部热煤油和下部冷煤油分层。采用鼓泡与泵回流两种方式进行对比试验，结果表明鼓泡能较好消除煤油贮罐在垂直方向上的温度不均，泵回流方式无明显效果。为准确预估降温后的煤油温度，采用不同调温方式进行多次试验，构建了煤油调温目标温度计算模型，作为煤油降温停止的判断准则。鼓泡方法和调温模型已成功应用于天舟一号发射任务，有效保障了煤油推进剂的温度品质。     

常规燃料部分泄回与二次加注可行性分析

分析了当火箭贮箱中常规燃料的温度超过规定使用范围时，部分泄出燃料，经调温后重新加注的可行性，同时作了误差估算。然后以发射任务加注量为例，给出了有关数据，旨在减小泄回、调温、补加的工作量，节省操作时间；同时也对部分泄回及全部泄回的优劣进行了比较。     

运载火箭常规燃料调温系统模糊故障树研究

应用模糊故障树分析方法对运载火箭常规燃料调温系统的可靠性进行了研究。首先,建立了常规燃料调温系统的故障树模型;其次,基于模糊数学理论,运用上行法求解了故障树的最小割集,提出了以正态型模糊数描述底事件发生概率的表达方式和上层事件模糊集的计算方法;最后,提出了基于模糊概率重要度的故障定位与排查方法。以PLC通讯故障为例进行了计算分析,结果表明,依据模糊概率重要度大小逐次排故的方法,能有效提升故障定位效率。     

国外调温热沉研究现状及技术发展

调温热沉是开展相关空间环境模拟试验的必备技术手段。文章探讨了调温热沉在空间环境试验中应用的优点、前景及必要性;通过对国外调温热沉的研究应用情况进行总结,分析了调温热沉的一些主要设备及技术要求,包括高低温泵与风机、液氮换热器和液氮喷射器、电加热器等,还介绍了各种制冷技术的原理和适用范围以及导热液性能要求。最后对我国开展调温热沉研制工作提出了建议。     

布雷顿循环和半导体温差联合发电技术在飞行器上的应用

文章针对飞行器燃烧室高温壁面提出了初步的闭式布雷顿循环和半导体温差联合发电方案。首先,建立了简化的理论计算模型,开展了温度场计算分析;然后,根据布雷顿循环发电系统的关键节点温度和半导体温差电材料冷热端温差计算结果,给出联合发电系统的整体发电量和基本性能参数。研究结果为布雷顿循环和半导体温差联合发电系统在飞行器上的应用提供了指导和借鉴。     

一种用于单机热真空试验快速升降温的调温平台设计及应用

当参与热真空试验的单机产品热容较大或有内热源存在时,增加热传导的方式有助于提高试验控温能力。文章针对某类单机产品的试验需求,研制具有快速升降温能力的调温平台。试验时将单机产品安装在该平台的安装面板上,平台下端面由液氮冷板提供冷边界,利用多通道控温系统对调温平台实施控温。对平台结构设计进行了热仿真和试验验证,试验温度和升降温速率均满足试验技术指标要求。目前该调温平台已成功应用于多项单机产品的热真空试验。     

基于半导体可饱和吸收镜的耦合光电振荡器

针对微波光子射频系统对高质量的高重频光脉冲的迫切需求，提出和研究基于半导体可饱和吸收镜的耦合光电振荡器，利用饱和吸收效应有效抑制超模噪声，有效改善耦合光电振荡器中超模噪声带来的光脉冲抖动问题。对半导体可饱和吸收镜抑制噪声的机理进行理论分析，并搭建实验系统，实现重频为10.6 GHz的光脉冲产生，超模抑制比达到55.3 dB，相应射频信号的边模抑制比为79.7 dB，相位噪声为-108 dBc/Hz@10 kHz。该方案创新性地将半导体可饱和吸收镜引入耦合光电振荡器中，实现对超模噪声的抑制，并为系统的小型化和集成化提供了关键技术支撑。     

航天器太阳电池阵列的发展历程

电源系统是航天器的重要组成部分.航天器电源系统主要有三种类型,化学电池、核电源和太阳电池阵列,而太阳能是航天器系统广泛应用的能源.太阳电池阵列是将太阳能转换成电能的装置,它像翅膀一样在航天器的两边展开,所以又称太阳翼.太阳翼上贴有半导体材料,如掺有5价磷和3价硼元素的硅片,常用的半导体材料还有单结砷化镓和三结砷化镓.太阳电池阵列靠这些半导体材料将太阳能转换成电能.     

稳压CO2气体氛围火星环境模拟试验系统设计

火星表面低压和低温的大气条件意味着传统的热真空试验设备不能满足火星探测任务型号的地面模拟试验需求。为此,设计研制了以CO_2为气体氛围的火星环境模拟系统。采用气氮调温解决了罐体结露的问题,并采用移动压力控制系统保持在试验温度范围内CO_2气体状态和压力稳定。该系统已成功用于多个火星探测器型号部件产品的地面模拟试验,为火星探测任务开展提供了支持。     

半导体发光条辐射定标源辐照场均匀性的研究

文章研究了半导体发光条辐射定标源辐照场均匀性，从辐射度学的基本原理出发，计算了计半导体发光条在焦面处产生的辐照度及其空间均匀性，并实际测试了辐照度空间均匀性，实验结果和计算结果相符，表明这种半导体发光条在均匀性方面满足轻小型卫星遥感器的星载辐射定标要求。     

调温热沉设备的状态空间法仿真设计

调温热沉设备日益成为部组件热真空试验的首选,它具有经济性好、使用方便、对试件无遮挡等优点。文章通过状态空间描述的分布参数模型,对调温热沉设备进行仿真设计,得出氮气、热沉、试件三者温度的动态关系,对于进口氮气温度、流量的选择和控制方案的制定都进行了深入的分析。所获取的数据可为采用热沉调温方式的热真空试验提供参考。