空间红外天文望远镜低温制冷技术综述

空间红外天文观测对于研究行星、恒星、星系以及宇宙的起源具有重要意义,空间红外天文观测载荷代表了一个国家空间红外遥感载荷技术的最高水平。文章对现有的空间低温制冷方式进行了分析总结,介绍了各种低温制冷方式的特点、技术成熟度及适用温度范围。文章对典型空间红外天文望远镜（HST、IRTS、SIRTF、ASTRO-F、Herschel、WISE、JWST）的低温制冷技术进行了研究与总结,介绍了先进空间红外天文望远镜的制冷系统指标参数、制冷方案,总结了空间红外天文望远镜制冷系统发展规律与发展趋势,为中国空间红外低温制冷技术的发展提出了几点建议。     

低温流体闪蒸喷雾研究

为了研究低温流体闪蒸喷雾特性,建立了低温流体闪蒸计算模型,并通过试验进行了验证。在欧拉-拉格朗日框架下采用CFD-DPM方法模拟了闪蒸过程的气-液两相流场。研究表明,在闪蒸喷雾形态和温度分布特性方面,数值模拟与试验结果吻合。低温流体喷入低压环境后,在喷嘴出口附近便发生剧烈的闪蒸现象,呈现出巨大的喷雾角,并且喷雾温度急剧下降至环境压力对应的饱和温度;在喷嘴出口附近区域(x/d～40),过热闪蒸占据绝对主导地位,其蒸发速率高出其他换热2个数量级,随着喷雾液滴运动至流场下游,对流换热与热传导逐渐占据主导地位。闪蒸带来的强烈换热导致喷嘴附近可能会发生复杂的气-液-固相变,将会对发动机高空可靠点火带来风险。     

低温推进剂输送管绝热试验研究

用量热法分别测试了低温推进剂输送管聚氨酯发泡塑料绝热层和CC2冷凝真空绝热层的热导率。结果表明：聚氨酯发泡塑料具有一定的绝热效果，C02冷凝真空绝热层的绝热效果更好，但CO2冷凝真空绝热的工艺实施较难。工程上低温推进剂输送管可采用聚氨酯发泡塑料进行绝热。     

振荡管内接触面的运动

探讨了振荡管内接触面的运动规律，推导了各种情况下接触面的最大运动距离（Ｌｍａｘ）的计算公式，并详细讨论了有关因素对Ｌｍａｘ的影响。建立了振荡管有关结构参数与流动参数之间的最佳匹配关系。     

低温红外镜头星点检测数据处理方法研究

在实验室模拟低温真空环境对红外镜头进行星点检测时，不能在像面处直接测得星点光源的像，而是通过在焦面处放置反射镜使系统二次成像的方法测得二次成像的弥散斑大小。二次像斑尺寸的变化将能反映出由温度变化引起的被测镜头焦面处像斑尺寸的变化。通过理论推导得出一次像与二次像弥散斑大小的数学关系，并通过对不同尺寸星点光源、不同像质光学系统的仿真分析，得出星点检测法的检测精度与星点孔直径有关，而与镜头本身成像品质无关。     

大g值条件下加速度计温度系数校准装置研制

利用半导体制冷技术结合精密离心机实现了大g值条件下加速度计温度系数测试,并通过不同种类的加速度计进行了试验验证,解决了加速度计在大g值条件下的温度系数测试、校准,对提高加速度计的使用精度,乃至提高惯导系统的精度有一定的作用。     

低温真空下固体界面间接触导热的实验研究

在110～325K温度范围内，对低温下两种常用接触材料-不锈钢和铝，进行了大量的接触导热试验研究，着重探讨了接触热导与界面载荷，温度和表面分形参数的关系。实验结果表明：在该实验条件下，两种材料接触热导与载荷关系的实验幂指数均在0.4～0.6之间，温度是通过材料的热导率和力学性能对接触导热发生作用的，接触热导随着表面分形维数的增加而增加。     

空间用脉冲管制冷机的数值模拟研究

脉冲管制冷机具有结构简单、可靠性高、寿命长、冷端无机械振动源以及没有电磁干扰等优点，是适合空间应用的新一代制冷机。文章以一维数值模型描述脉冲管制冷机中的非线性过程，利用有限差分方法对此一维模型进行了数值求解，计算结果与实验结果符合较好。     

双级氨—水吸收式制冷循环分析

对双级氨－水系统的性能进行了研究，讨论了中间压力和循环工况对系统性能系数的影响，分析了最佳中间压力随循环工况的变化。从分析可以看出对于给定的循环工况存在着一个最佳的中间压力，并对中间压力的选取给出了近似公式。     

大型低温抽气技术

大型低温抽气技术是大型空间环境试验中获得真空的主要手段，在真空科学与技术中是发展最快的一项技术，文章对大型低温抽气技术的原理和理论计算方法进行了研究探讨，并利用改进和计算方法对KM6大型空间环境试验设备中的低温抽气设备进行了理论计算和优化设计，取得了满意的结果。