深空探测用斯特林发电器的发展.pdf

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1、第31卷第1期能源技术Vo1．31No．12010年2月ENERGYTECHNoIOGYFeb．2010深空探测用斯特林发电器的发展许国太，霍英杰。闰春杰，王田刚(兰州物理研究所，真空低温技术与物理国家重点实验室，甘肃兰州730000)摘要：自由活塞斯特林循环动态发电技术具有效率高、寿命长、结构紧凑等诸多特点，目前受到深空探测电源系统的高度重视。随着影响发电器性能的各种关键技术逐步得到解决，斯特林发电器各方面性能已经有了很大提高，航天大国已经此项技术列为应用计划。主要介绍了国外空间斯特林发电器的发展历程、关键技术，为国内开展这方面工作提供有益参考。关键

2、词：空间；斯特林发电器；发展中图分类号：TK05文献标志码：A文章编号：1005—7439(2010)01—0005—04DevelopmentofStirlingPowerConversionTechnologiesforDeepSpaceApplicationsXUGuo-tai，HUOYing-jie，YANChun-jie，WANGTian-gang(NationalKeyLabofVacuum&CryogenicTechnologyandPhysics，LanzhouInstituteofphysics，Lanzhou730000，China

3、)Abstract：Free-pistonStirlingdynamicpowerconversiontechnologiesoffermanyadvantagesforspacepowerapplicationsincludinghighefficiency，longlife，andattractivescalingcharacteristics．Formanyyearshardworking，SOmanytechnologieshavebeenovercomewhichlimittheperformanceofStiflingconvertor。t

4、hereliabilityoftheconversionisenhanced．TheaerospacedevelopmentcountrieshaveidentifiedStiflingtechnologyforpotentialuseonlongdurationspacesciencemissions．ThispaperpresentsthedevelopmentprocessandsomekeytechnologiesaboutStirlingdynamicpowerconvertor．SomegoodreferencestOthedevelopm

5、entofthisworkarepresentedinthispapenKeywords：spaceapplication；stiflingpowerconversion；development源具有功率大、寿命长、不受光照影响，抗辐射能力1引言强等特点。核电源系统热能可以通过静态或动态换随着空间技术的发展，深空探测计划、月球登陆能技术转换为电能，其中放射性同位素温差发电器和更远的金星登陆计划以及月球基地的建立已经提的设计与制造已日臻完善，并且已经在空间活动中上议事日程，这些计划的实施也对空间电源提出了得到大量的应用。温差发电是一种静态能量转换技新的要

6、求_1]。例如目前各国开展的探月活动中，月术，但是这种热电转换系统在温度比为1．5～2．0球在一个自转周期内有14天处于月夜期，黑夜极限时，热电转换效率最高不会超过同温度区间卡诺循温度可达一180℃，有些地区甚至达到一200℃，这环效率的20L2]，系统的效率还有待于进一步提种环境下常规的太阳能光伏电池阵电源系统和蓄电高。以放射性同位素或反应堆产生的热作为热源，利用斯特林循环将热能转换为电能的斯特林发电动池都无法保证探测活动正常开展；同样远离地球的行星表面太阳光照很弱，太阳能电池阵吸收不到足态核电源系统也可以为空间活动提供电能，而且斯特林发电器可以在较

7、低的热头温度(800-1150K)够的太阳光发电。在这种常规电源无法满足工作要提供较高的转换效率，特别是自由活塞斯特林循环求的场合，核电源系统显示出了其优越性，核电发电器，在温度比为2～3时能够达到同温度区间卡基金项目：真空低温技术与物理国家级重点实验室基金诺循环效率的60，与其他转换方式相比转换效率(914OC55O603O8914O)资助。和比功率都具有很大优势。自由活塞式斯特林发电·5‘许国太等：深空探测用斯特林发电器的发展器还具有结构简单、质量轻、体积小等优点，而且在上成功制造了11Ow斯特林一同位素发电机组较低热头温度范围对材料的耐温要求不高

8、，一般的SRGll0(110WStirlingRadioisotopeGenerator)。耐