高 敏，周 峰，冯天石，梁孟麟*，唐清君，陈厚磊

（1.北京工业大学环境与能源工程学院，北京 100124；2.中国科学院理化技术研究所，北京 100190）

0 引言

近年来，脉冲管制冷机由于冷端无运动部件、振动小、运行可靠等优点被广泛应用于为各类红外探测器提供低温环境，在空间、军事等领域发挥了重要的作用，成为空间长寿命机械制冷机的首选机型[1]。随着空间技术的不断进步，对于红外探测器灵敏度和分辨率的要求也越来越高，进而需要制冷机有更小的体积、更小的质量、更长的寿命，同时振动更小、抗干扰能力更强、降温速度更快、能流密度更高[2]。微型化能够满足新一代制冷机的要求，但若直接对制冷机体积进行简单微型化，制冷机的效率会降低。

为了解决这一问题，美国国家标准与技术研究院（NIST）的Radebaugh等[3]提出在对脉冲管制冷机微型化的同时采用更高的工作频率，并配合较高的充气压力和更小水力直径的回热填料，从而在微型化的同时保持较高的工作效率。2009年NGST报道了一款脉冲管制冷机，其质量只有857 g，在输入功率50 W时，能够提供1.3 W@77 K的制冷量，其最低无负荷制冷温度为46 K，在频率124～144 Hz内具有较高的效率[4]。2014年，洛克希德·马丁公司研制并首次报道了一台质量为328 g的微型脉冲管制冷机，其压缩机质量为210 g，结构非常紧凑，能够在10 W输入功率下提供0.85 W@150 K的制冷量，预计能够在轨工作10年以上[5]。2016年，洛克希德·马丁公司研制出高功率同轴脉冲管微型低温制冷机，该机可以在驱动频率140 Hz、60 W的功率下工作，质量仅为450 g；……