空间制冷器技术

目录CONTENTS 空间技术与应用学术著作丛书 空间遥感与科学实验有效载荷技术系列 序 本书序 前言 第1章 绪论 1 1.1 空间制冷技术的重要作用 1 1.2 空间制冷技术与红外探测 2 1.3 空间制冷器分类及特点 5 1.3.1 低温杜瓦储罐制冷 5 1.3.2 被动辐射制冷 6 1.3.3 主动机械制冷 7 1.4 空间制冷器应用环境特点 9 1.4.1 大气层 9 1.4.2 自由分子加热 9 1.4.3 真空和低温 10 1.4.4 太阳辐射 10 1.4.5 地球反照 10 1.4.6 地球红外辐射 11 1.4.7 近地空间的粒子辐射 11 1.4.8 地球轨道上的空间外热流 12 1.4.9 月球和行星的空间热环境 13 1.4.10 发射和上升段的热环境 16 1.5 本章小结 16 参考文献 16 第2章 空间辐射制冷器技术 18 2.1 发展概况 18 2.1.1 国外研究现状 18 2.1.2 国内研究现状 22 2.1.3 发展趋势 25 2.2 原理与主要类型 26 2.2.1 辐射制冷基本原理及特点 26 2.2.2 辐射制冷器设计原则 27 2.2.3 辐射制冷器的主要类型 27 2.3 热学设计 31 2.3.1 设计依据 31 2.3.2 太阳同步轨道应用的G型辐射制冷器设计 31 2.3.3 辐射耦合因子的计算方法 38 2.3.4 地球同步静止轨道锥形辐射制冷器热学设计 43 2.4 结构设计 45 2.4.1 结构设计简介 45 2.4.2 二级组件结构设计 46 2.4.3 一级组件结构设计 47 2.4.4 外壳组件结构设计 48 2.4.5 防污罩及其展开机构设计 49 2.4.6 级间隔热组件结构设计 51 2.4.7 结构轻量化与力学分析 53 2.5 辐射制冷器制造工艺 56 2.5.1 曲面反射屏加工及工艺 56 2.5.2 平面镜加工工艺 56 2.5.3 冷块黑体工艺 57 2.5.4 辐射板工艺 57 2.5.5 支撑件的工艺 57 2.5.6 表面涂层要求 57 2.6 污染的预防和控制 58 2.6.1 机理 58 2.6.2 零部件材料选取与污染防控 59 2.6.3 结构中的污染屏蔽设计 59 2.6.4 辐射制冷器防污染的过程控制 59 2.7 星地兼容探测器杜瓦 61 2.7.1 杜瓦设计 62 2.7.2 地面测试技术 63 2.8 本章小结 64 参考文献 65 第3章 空间机械制冷机技术 66 3.1 概况 66 3.2 斯特林型制冷机 72 3.2.1 制冷原理 72 3.2.2 回热器 77 3.2.3 换热器 81 3.2.4 脉管 83 3.2.5 相位调节器 85 3.2.6 线性压缩机 87 3.3 长寿命技术 93 3.3.1 机械制冷机失效模式分析 93 3.3.2 失效模式控制技术 99 3.3.3 制冷机可靠性考核方法 104 3.3.4 制冷机可靠性评价技术 110 3.4 本章小结 120 参考文献 120 第4章 试验技术 129 4.1 试验简介 129 4.2 力学试验 130 4.3 真空热试验 131 4.4 低温形变及低温光校测试试验 133 4.4.1 计算及分析 134 4.4.2 测试技术 134 4.4.3 残余应力测量和调整 136 4.4.4 低温光校 140 4.5 其他试验 141 4.5.1 辐射制冷器单项试验 141 4.5.2 载荷红外定标、探测性能和电磁兼容等相关试验 142 4.6 本章小结 143 参考文献 143 第5章 控制技术与应用 144 5.1 机械制冷机与红外探测器耦合技术 144 5.1.1 耦合系统的作用 144 5.1.2 耦合技术的分类 144 5.1.3 集成探测器杜瓦制冷机组件 146 5.1.4 集成探测器杜瓦组件 148 5.1.5 耦合技术应用 151 5.1.6 耦合技术发展趋势 153 5.2 机械制冷机与红外仪器集成安装技术 154 5.3 机械制冷机热控技术 155 5.4 制冷器控制技术 156 5.4.1 测温原理及技术 156 5.4.2 机械制冷控制技术 160 5.4.3 辐射制冷控制技术 164 5.5 振动控制技术 165 5.5.1 被动减振技术 166 5.5.2 主动减振技术 167 5.6 电磁干扰控制技术 170 5.6.1 电磁干扰分析 171 5.6.2 电磁干扰抑制设计 172 5.6.3 物理磁屏蔽技术 173 5.7 本章小结 175 参考文献 175 第6章 低温系统集成经典案例介绍 178 6.1 哈勃太空望远镜低温集成系统 178 6.2 詹姆斯 韦伯太空望远镜低温系统集成 180 6.3 空间红外望远镜低温系统集成 181 6.4 风云四号卫星低温系统集成 182 6.5 本章小结 183 参考文献 184 第7章 其他形式空间制冷技术 185 7.1 液化气体杜瓦 185 7.2 布雷顿制冷技术 189 7.3 VM制冷技术 192 7.4 J-T制冷技术 195 7.5 固体制冷技术 200 7.6 热电制冷技术 201 7.7 吸附式制冷技术 204 7.7.1 吸附式制冷原理 204 7.7.2 可再生吸附概念 204 7.7.3 氢吸附制冷机 205 7.8 复合制冷技术 207 7.8.1 辐射制冷复合机械制冷 207 7.8.2 辐射制冷复合半导体制冷 208 7.8.3 超流氦杜瓦复合机械制冷及绝热去磁复合制冷 209 7.8.4 复合制冷技术的应用趋势 210 7.9 激光制冷技术 211 7.9.1 激光制冷试验进展 212 7.9.2 激光制冷的效率分析 213 7.9.3 激光制冷机的热力设计 213 7.10 本章小结 215 参考文献 215 后记 218 彩图