抛物面屏是G型辐冷器的主要制冷部件之一,蒙特卡洛法计算其与各辐射表面之间耦合因子的关键是正确模拟计算随机辐射能束的发射位置与发射方向.对于抛物面屏这种立体曲面截面,提出新的算法正确模拟计算随机辐射能束的发射位置与发射方向.通过扩展抛物面屏曲面,删除抛物面屏外的辐射能束,筛选初次模拟辐射能束,解决了发射位置的模拟计算.通过切平面坐标与原辐冷器坐标变换,将切平面辐射能束的发射方向变换坐标系,解决了发射方向的模拟计算.以上述算法为基础,蒙特卡洛法准确计算了G型辐冷器抛物面屏对各表面的耦合因子,并对计算结果进行了误差分析.

蒙特卡洛法在理论上可考虑任何影响辐射传热的因素,因此是辐射制冷数值计算的-种重要方法.根据蒙特卡洛法计算辐射制冷传热的特点,必须求解一个能束从辐射表面出发的位置、方向和波长,能束对另一表面的入射是否被吸收或被反射,以及能束反射的方向等所对应的概率分布函数.本文对于蒙特卡洛法计算辐射制冷的概率分布进行了研究并求解了概率分布函数与上述因素的关系.

应用低温冷屏蔽方法可以降低空间飞行器表面红外辐射强度。建立分层贮液及气流分离空间冷屏蔽系统模型,应用流场数值模拟参数计算对流换热经验关联式并获得不同边界对流换热系数,将对流边界条件代入稳态传热数值模拟过程并得到液相区及气相区表面温度分布规律。建立单元传热试验模型,应用当量分析法对试验模型天地一致性进行分析,结果表明：极端状态下分层贮液高度小于100mm时传热模拟表面最大温度92.9K,流场最大温度107K,试验最大温度180K,受当量辐射影响,试验温度梯度与模拟梯度外形相似但大于模拟温度梯度;试验当量辐射接近1592.6W/m^2,地面液氮维持时间15min,空间维持时间大于30min;分层贮液模型能够使空间飞行器在特定时间段内表面温度低于100K,红外辐射强度低于0.5W/m^2。

主要针对斯特林制冷机与红外探测器的耦合集成技术进行了设计、分析,研制了整体式耦合和分离式耦合2种结构的斯特林制冷机/红外探测器组件,并通过了试验测试,性能指标可以满足要求。

超流氦恒温器是远红外探测器冷却系统的主要设备，气液相分离器则是超流氦恒温器的关键部件，能有效完成超流氦的气液分离，防止泄漏并实现空间液体的综合管理。文中介绍了在空间红外探测中应用较多的多孔塞相分离器的工作原理，描述了多孔塞的流量特性曲线，并对曲线上各工作区域的质量流量与温差（压差）的关系式进行了介绍。文中还对多孔塞的制备工艺进行了分析，并结合国内外研究进展给出了合理选择多孔塞所需要注意的相关参数。