冶文莲，孙述泽，陈鹏帆，杨山举*

（1.西北农林科技大学机械与电子工程学院，陕西 杨凌 712100；2.兰州空间技术物理研究所 真空技术与物理重点实验室，兰州 730000；3.西安交通大学能源与动力工程学院，西安 710049）

0 引言

随着空间技术的快速发展和空间应用需求的不断扩大，美国、欧洲、日本、俄罗斯、印度等国家和组织提出了一系列的深空探测计划，我国也制定了相应的航天事业发展规划，将月球探测、火星探测、空间站等任务提上重点研发日程。各国均开展了关键技术攻关，其中对关键保障技术——空间电源提出了更高的要求[1-3]。常规的空间电源装置，如太阳能光伏电池和蓄电池均不能满足新的要求。由于核电源系统具有高可靠、长寿命、受光照影响不显著等优点，成为目前空间任务的优选方案。空间核电源系统通常采用静态（放射性同位素温差发电器）或者动态热电转换装置（如自由活塞斯特林发电系统）。然而，前者作为一种静态能量转换装置，转换效率和能量密度较低，无法满足大功率需求。而后者可用放射性同位素或核热驱动，具有高可靠、结构简单、启动快、质量轻等优点，且在温度比为2～3时转换效率高达35%，效率和比功率明显高于传统的发电设备，可满足空间站、月球探测、火星登陆等航天任务的需求，受到世界航天强国的密切关注。因此，自由活塞斯特林发电机将成为空间电源系统的主流。

自由活塞斯特林发电机由斯特林发动机和直线电机组成。……