题目：空间斯特林发动机的初步设计研究

 斯特林核发电技术具有长寿命、高效率、结构紧凑等诸多优点，是空间电源领域的一个重要分支。近年来随着对长期空间任务的需求，空间斯特林核发电技术逐渐成为了研究热点，而作为该技术的核心斯特林发动机也成为了人们研究的重点。斯特林发动机是建立在斯特林循环基础上的动力装置，不仅结构简单，而且热效率非常高，等于卡诺循环效率，因此其具有重要的研究价值和广阔的空间应用前景。 

 本文以深空探测为背景，对斯特林发动机开展了初步设计和研究工作。首先，确立了本文的研究内容为1kW的自由活塞式斯特林发动机，并根据任务要求拟定了发动机的设计方案。其次，通过能量平衡分析，利用施密特理论对斯特林发动机的加热器、回热器、冷却器、配气活塞和动力活塞等组件进行了初步设计，并建立了发动机的结构模型。接着，在施密特理论的基础上，建立斯特林发动机的数学模型，并借助Simulink仿真平台设计了发动机动态仿真系统，对发动机的运行性能进行仿真分析，并研究了热源热流密度、弹簧弹性系数、充气压强、负载电阻等关键参数对发动机性能的影响，结果表明这些参数对斯特林发动机的输出功率及效率均有直接的影响，且针对于既定的发动机它们都存在相应的限定条件，这些研究结果可为以后斯特林发动机的优化设计和实验研究提供重要的参考信息。最后，根据设计的斯特林发动机的样机搭建了地面试验系统，为后期的实验研究奠定了基础。