空间低温制冷技术的研究与应用是当前国防事业发展倍受关注的话题,由此领域衍变出的隐身技术的研究也是当前空间技术发展中很重要的部分。制冷剂通过空间的相变制冷,使冷屏表面温度降低,可有效降低表面的红外反探测能力,实现红外隐身。随着飞行器的相关研究越来越多,空间飞行过程中气动热的问题越来越受到重视。目前对于带有翼型的高超声速飞行器的气动热问题研究较多,但对于结构较特殊的冷屏系统传热规律及制冷机理方面的有关研究鲜有报道,相关研究就显得很有必要。本文结合冷屏系统,以相关理论为基础,分析了冷屏系统在起动过程中的热环境,概括总结了气动热工程算法的基本计算公式和方法。以国内外学者研究成果为理论基础,先建立冷屏外流场三维模型,运用数值模拟计算方法,借助相关分析软件,模拟不同压力下冷屏外流场和表面压力的分布,分析表面温度、压力等的变化规律;再根据冷屏的结构和内部的传热原理,参考相关课题人员所做模型的结构示意图,需在表面装有不同的测点进行测量,用来测出不同控制压力下的冷屏表面的温度分布数值,绘出相关变化曲线,从而得出控制压力的不同对表面温度及压力的影响规律,为了对实验数据有相关的验证,本文使用相关软件模拟计算不同压力参数下,冷屏表面的传热情况,温度及压力等变化规律;再根据相关的传热现象和相关传热理论,得出压力与温度的相关表达式,在前文验证的基础上,再进行对比分析验证;冷屏系统在空间起动过程制冷机理的研究过程中,对相关影响因素的规律进行总结分析,最后确定飞行器进入三相点制冷的参数条件,再总结起动过程中的制冷机理。得出结论如下:冷屏系统在飞行开始的阶段,需经历很复杂的大气环境,该过程会产生大量的气动热,在气动热的作用下冷屏表面会产生激波,导致冷屏头部的温度有所升高,头部区域压力、密度会有显著的上升,在冷屏的中部和底部的结合处,温度、压力及密度的大小逐渐降低。无论静态或是动态,分层蓄液系统模型在真空环境下表面温度在30分钟以内均低于100K;根据节流压比和制冷量的变化关系,得出系统压力过高节流后获得的冷量越大,冷屏在空间所需制冷剂量越大,模拟计算所得的规律,表明模拟计算能够达到预期的目标,获得的结论和相关结构参数的数值对冷屏系统相变制冷的制冷机理的研究具有一定的指导意义和参考价值。