介绍了一种大冷量长寿命斯特林制冷机的热环境适应性试验研究,包括高低温循环筛选试验、高低温性能试验及热真空试验,对试验结果进行了分析。制冷机采用板簧支撑、无接触间隙密封等先进技术,制冷量达到6.8W/80K,功耗不大于150W,工作寿命30 000小时以上。

针对分置式斯特林制冷机存在的磨损和污染主要失效模式,论述了磨损特性的激振法测阻尼比试验方法和工质污染的分析方法和结果。磨损和污染的试验分析方法可用于斯特林制冷机研制时的失效模式控制。

斯特林制冷机的性能测试结果是判定制冷机是否合格的重要依据。建立由软件和硬件相结合的自动测试系统，可实现多通道同时测试，实现数据的采集、存储和计算。自动测试系统的应用将极大的提高测试工作效率，实现测试数据的完整性和连续性。

斯特林制冷机在空间探测中的应用越来越广泛，其驱动控制也至关重要。针对特定的斯特林制冷机，设计了以FPGA作为核心的控制系统，简单介绍了系统的硬件结构以及直线电机的正弦波驱动波形，详细讲解了制冷机的启动、降温、稳温等过程控制，重点论述了温度PID算法实现的问题，通过跟踪制冷过程温度变化曲线，验证了控制模块的功能特性。

为设计出满足应用要求的长分置管斯特林制冷机,开展了制冷机的应用背景、设计要求、结构特点、关键技术的研究,并对影响制冷机应用的各类因素进行了分析。目前该型号制冷机已应用于机载红外探测装置中,经多次试验证明,该系统重复性好,运行稳定、可靠。

制冷机是制约高温超导器件的瓶颈。文中针对自由活塞式斯特林制冷机进行了理论研究，建立了自由活塞斯特林制冷机的热声模型，对充气压力、活塞的位移振幅、热端换热器温度和密封间隙进行了模拟。模拟结果显示，以最大制冷量为目标最佳充气压力为1．9MPa，增加活塞位移振幅、降低回热器热端温度以及减小密封间隙可提高制冷机的性能。

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。

利用现有的脉冲管制冷机性能测试实验台,针对某型号自由活塞斯特林制冷机,设计了热端水冷器并进行了性能测试。实验研究了工作频率、充气压力、输入功率等参数对制冷机性能的影响规律,结果表明斯特林制冷机的最佳运行工况为充气压力2.0 MPa,频率42 Hz。改变冷头在竖直方向和水平面不同的朝向,实验结果表明冷头竖直向下时最低制冷温度低于冷头水平布置和冷头向上的情况,但差距最大1.2 K,证明板弹簧的轴向刚度与排出器质量的比值较大,排出器重力产生的静位移较小;冷头水平放置处于不同圆周方位的制冷性能变化很小,证明排出器的密封间隙保持较好。

基于斯特林理想制冷循环，对斯特林制冷机冷热端的传热温差进行无量纲化，分析了传热温差对斯特林制冷系数的影响关系。结果表明传热温差增大制冷系数降低，冷端传热温差对制冷系数的影响较大，在中温区（120—220K），传热温差对制冷系数的影响相对较小。因此斯特林制冷机在中温区具有应用优势。

现代长寿命特林制冷机几乎都采用间隙密封、直线电机驱动和柔性板弹簧支撑技术,特别是还采用静压气体轴承以弥补柔性板弹簧刚度不足的缺点,消除摩擦,提高其寿命。本文分析了长寿命自由活塞斯特林制冷机中静压气体轴承的结构和性能影响因素以及其对制冷机性能的影响,为以后的研究提供帮助。最后,提出了以后的研究方向和重点。