大冷量、长寿命空间机械制冷是大视场、高地面分辩率空间对地观测的关键技术之一。由于无低温下运动部件，脉管制冷机具有机械振动小、可靠性高、寿命长、对器件电磁干扰小等优点，是近年来回热式低温制冷机的研究热点之一。　　 本文在中科院上海技术物理研究所空间机械制冷、辐射制冷以及相关技术的研究和应用取得丰富经验的基础上，对空间应用的斯特林型脉管制冷机进行了研究，围绕大冷量空间脉管制冷机样机的研制，本文主要做了以下几方面的工作：　　 1.惯性管调相脉管制冷机热力学分析及相位理论在实际中的应用研究。本文由浅入深地介绍了脉管制冷机热力学分析情况，通过电路模拟分析可知，惯性管对脉管制冷机中质量流与压力波之间的相位调节能力优于小孔等调相机构的调相能力。在实验过程中，我们采用差动变压器(LVDT)型位移传感器对斯特林型线性压缩机的活塞行程进行实时测量，而对于压缩机与冷指上连管上的压力，则采用微型压阻式传感器测得。通过分析可知，惯性管的调节改变压力波与质量流之间的相位差，从而改变活塞行程和连管压力的相位差。本文通过示波器采集的信号，得出这两者的函数关系，从而直观地反映出惯性管的调节对回热器热端相位关系的影响。在国内首次提出应用测量活塞行程和连管压力的相位的关系来指导斯特林型脉管制冷机惯性管调节的实验方法。　　 2.回热器结构对脉管制冷机性能的影响研究。脉管制冷机作为回热式制冷机，回热器是影响其性能的关键部件之一。结合文献报导的数据和我所研究的经验数据，本文应用美国国家标准局(NIST)开发的REGEN3.2软件对回热器进行了模拟计算。对于液氮温区脉管制冷机，回热器填料使用400目不锈钢丝网。计算表明，回热器横截面积与脉管制冷机的性能强相关，回热器的长度与脉管制冷机的性能弱相关。计算分析结果作为脉管制冷机设计和实验优化的重要依据。　　 3.斯特林型脉管制冷机的实验研究。在我国空间项目需求的推动下，本文提出研制6W@90K、输入功率小于125W同轴型脉管制冷机的目标。结合我所的实际情况，本文从结构相对比较简单的直线型脉管制冷机研究着手，对影响脉管制冷机性能的因素进行了大量的实验研究。在同轴型脉管制冷机中，本文采用了独特的集冷端换热器、回热器冷端导流器、脉管冷端导流器于一体的整体式冷头，使得冷端工作气体与冷头换热充分。通过实验研究，最终研制出实用的同轴型脉管制冷机，在134W输入时的制冷量为5.9W@90K，该性能已基本上满足我国某空间项目的应用。