电磁阻尼器的气隙磁场及阻尼力矩的高精度分析

针对空间对接机构中使用的杯形转子电磁阻尼器的结构特点和工作原理,建立一个仅依赖与几何尺寸和材料特性的气隙磁场解析模型。对杯形转子电磁阻尼器的磁路进行理论分析,并通过有限元分析验证该解析方法。进一步在磁路解析的基础上,建立电磁阻尼器的简化模型,对杯型转子电磁阻尼器的阻尼力矩进行有限元仿真。分析了电磁阻尼器的几个关键参数与阻尼力矩的关系,为电磁阻尼器的设计提供了一定的理论基础。     

30 W小型气体轴承斯特林发电机设计与实验

为满足未来中国空间探测对高效率、小型电源的需求,对小型线性整体式气体轴承斯特林发电机进行了设计和实验研究,发电机采用气体轴承支承活塞、采用动磁式直线电机和高效回热器等技术,使其具有效率高、寿命长、体积小和重量轻的优点。实验样机验证了仿真设计的准确性,实验样机质量仅1.3 kg,在热端温度625℃、20℃水冷散热时,得到33.27 W的电功率,净效率为18.22%。     

宇航级气体轴承斯特林制冷机研发

通过Sage建立-80℃温区气体轴承斯特林制冷机热力学模型,成功开发了宇航级气体轴承斯特林制冷机并进行试验测试。环境温度23℃,供液温度30.5℃时(流量70 L/h),方波驱动输入功率为279.6 W,制冷量为68.5 W@-87℃;正弦波驱动输入功率179.5 W,制冷量为43.96 W@-87℃;正弦波驱动输入功率99.1 W,制冷量为22.5 W@-87℃。制冷机组件最大稳态噪声为45.4 dBA,满足舱内稳态噪声不超过50 dBA的要求。通过了宇航级力学和热环境适应性并开展了可靠性及寿命试验,采用线性外推法计算得出寿命在172 800 h以上,满足空间站的可靠性及寿命(6.67年)的要求。2022年7月24日随问天实验舱成功发射进入空间站,实现了中国气体轴承制冷机首次在轨验证,填补空白。目前制冷机正常开机运行,已在轨累计运行2 730 h,已经冷冻了包括植物样品、细胞样品及相变单元等15批样品,样品随神舟14号飞船下行。