热电制冷技术在航空航天领域的应用

在各种冷却技术中,热电制冷由于具有体积小、重量轻、作用速度快、可靠性高、寿命长、无噪声和无需维护等特点,近年来在国内外得到了广泛的重视。另外,热电制冷属于固态制冷,抗震性能优良,尺寸精确,特别适合替代超重状态下不能使用的常规制冷方式。目前,热电制冷器在航空航天领域已开始获得实际应用,并且发展迅速,有取代机械制冷的趋势。     

基于TEC的空间站末端回路温控系统建模及其热力学性能分析

针对空间站中间回路温度波动过大,高温时导致科学载荷工作温度超出允许范围的问题,设计了一种基于热电制冷器(TEC)的末端单向流体回路温控系统。该系统包含一个TEC温控模块,当中间回路温度过高,末端回路冷却功率不足时,该模块可提供额外的制冷量,降低流入冷板的工质温度,形成针对科学载荷的相对低温区域,恢复回路的冷却能力。分别建立了温控系统数学模型与数值仿真模型,并完成了热负载扰动、中间回路温度扰动、末端回路流量扰动和并联支路热扰动等4种扰动对系统热力学特性影响的仿真分析,验证了TEC模块的温控性能。结果表明:在科学载荷发热功率增加30%、中间回路的温度升高5K、末端回路流量减小至0.0015kg/s等多种工况下,所设计的温控系统能够将载荷温度控制在1K以内,实现科学载荷精确温控。      

轧制复合内管板式冰箱蒸发器的制造技术

内管板式冰箱蒸发器成形技术是一种基于两铝板轧制焊台的成形技术,轧前对两板作表面处理,印刷阻焊剂,再经大变形量热轧实现两板的冶金焊合。轧后向复合板内涂有阻焊剂部位接通高压气,迫使其向两侧涨起形成板内管道,在管道口再焊上接管构成一个完整的蒸发器。整个成形技术的四大关键是:阻焊剂及其涂复、轧制焊、吹涨、焊接。     

基于半导体制冷器的微型黑体温控系统

微型面源黑体作为红外载荷的定标用辐射源，其温度稳定性、均匀性直接影响着定标的结果。本文基于半导体制冷器，采用专用控制芯片LTC1923设计了微型面源黑体温度控制系统。在常温常压条件下，测试了微型面源黑体的温度特性。试验结果表明，微型面源黑体在0℃~50℃工作正常、黑体由当前温度升高或降低5℃所需时间小于2min、温度稳定性均优于0.02℃/h，温度均匀性均优于0.09℃，满足项目要求。     

听觉诊断设备综合校准实验箱温控系统设计

研究了用于听力诊断设备综合计量校准的实验箱温控系统设计方法。首先对半导体制冷的物理特性和制冷工况进行了分析;进而提出了一种温控系统的设计方案,对温控系统的热负荷进行分析与计算,并给出一种基于半导体制冷器的制冷系统的设计方法;然后对使用的散热器和系统热负荷进行了校核;最后设计了一种基于固态调压模块的热电模块可调直流驱动电路。系统体积小,制冷效率高,既能制冷又能制热,制冷制热能力强,无电磁辐射和音频振动等干扰,具有较高的实用价值。     

空间天文望远镜主动制冷焦面结构设计、分析与热实验

对某天文卫星的可见光望远镜载荷CCD焦面工作温度需求进行了分析计算。为满足CCD焦面 -65℃ 的工作温度需求,设计了主动制冷焦面结构。采用有限元方法分析了工作温度下热电制冷器和导热胶产生的热应力,结果表明热电制冷器最大应力为14Mpa,导热胶最大剪切应力为1.2Mpa,均处于许用安全应力内。研制的焦面组件模拟件顺利通过了真空热试验,验证了焦面组件的制冷性能与安全性。     

主动制冷型温控系统在捷联式重力仪上的应用

针对惯性导航系统内部惯性器件工作温度偏高的问题,以捷联式重力仪为研究对象,基于热电制冷器设计了一套主动制冷型温控系统.它可显著降低惯性器件工作环境温度及其变化率,有利于提升加速度计工作的温度稳定性和长期稳定性.根据系统仿真与实验验证,直接控制对象的温度能够稳定在30℃±0.05℃.与加热型温控系统相比,温差达到了-21.00℃,加速度计的工作环境温度从56.00℃降低到了43.59℃.主动制冷型温控系统能够提升重力仪在高温环境下的环境适应性,且其温度分布更加有利于提升加速度计的输出稳定性.     

星用非金属材料出气物成分及污染光学测试分析

文章利用新研制的分子污染出气物成分检测分析设备,对空间辐射致冷器用的几种星用非金属材料的出气污染物进行测试,分析鉴定材料出气物的成分,确定材料在真空烘烤过程中观察到的各种物质源。利用试验获得的材料出气污染物对光学参数的影响数据,并结合光学效应试验研究结果,进一步得到材料出气引起透镜光学参数变化的结果,为型号设计师提供直接的污染控制依据。     

一种敏感电路式露点测量方法

针对大气湿度测量问题,提出一种基于敏感电路的露点测量方法.把考比兹电路中的石英晶体作为湿敏元件,用半导体制冷器对其进行制冷直到有结露产生时使得石英晶体处于液相环境中,整个考比兹电路将停止振动,利用考比兹电路这一敏感特性对露点进行识别,可以得到相应的露点温度.通过理论数据与实验数据对比分析,露点温度的最大误差为1.59℃,此方法可以从定性的角度作为一种湿度快速识别方法,并具有测量方法简单、灵敏度高、可靠性好和成本低等优点.     

红外系统节流制冷器用氮气纯度的试验研究

<正>红外制导武器系统,特别是小型红外制导导弹多采用3～5μm、8～12μm波段工作的InSb、HgCdTe红外探测器。它们要在70～100K范围内的低温下工作(一般80K左右),以获得足够高的灵敏度。也就是说低温制冷是这一类红外探测器不