随着红外探测技术的迅猛发展,高精度和高灵敏度红外探测技术形成的空中和地面的全方位、全天候侦察对战场上的军事目标造成巨大的威胁,红外隐身技术的研究和发展迫在眉睫,尤其是自适应红外隐身技术。目前,以电致变发射率材料为核心的自适应红外隐身系统在昼夜温差大的场所无法满足应用要求,相比而言,以电致变温材料为核心单元的自适应红外隐身系统则具有明显优势。本文采用电制冷变温系统为核心的自适应红外隐身技术提供一种新的方案,设计并制造出红外隐身系统的原理样机,分别从理论、实验和模拟三个角度深入研究原理样机的热响应及热输运特性,测试系统的工作性能并提出下一步优化的方向,为红外隐身技术提供一种新思路。首先,采用半导体制冷器、均热板和冷屏作为红外隐身系统的主要构成元件。半导体制冷通电即可实现快速制冷,满足了系统温度快速响应的需求。均热板的高效导热和优良均温性能为系统实现良好的隐身性能奠定基础。此外,系统由单个模块集成,具有较好的系统适用性。经过详细的传热和水力计算后确定了系统的尺寸和结构,并加工制造出宽高比为4:3的原理样机,其中192个模块按16×12矩阵进行排列,整体尺寸为1400 mm×1020 mm×21mm（宽×高×厚）。其次,基于控制体积法建立了均热板不同控制体的近似三维非稳态传热模型,基于能量守恒建立半导体制冷器的一维非稳态传热模型。计算结果表明,当环境发生了变化,模块的温降速度有较大的变化;在一定范围内,增加电流会提高模块的热响应速度,但较低或较高的电流会降低热响应速度;此外,冷却水进水温度降低、水流量增大,会导致模块的热响应速度加快。基于热平衡状态建立了均热板的温度分布方程以研究系统的热输运特性,计算结果显示,半导体制冷器产生的冷量由均热板表面的中心向四周均匀扩散,中心温度低,四周温度高,但最大表面温差均未超过1K。再者,通过搭建测试平台进一步测试原理样机的热响应及热输运特性,实验结果验证了理论模型的可行性,最大误差为9.4%。实验结果表明,流量越高,进口水温越低,原理样机的表面降温速度越快。此外,在忽略控制系统带来较大的误差导致的异常数据情况下,不同位置的最大温差小于1K,表面温度有较好的均匀性。最后,在Gambit软件中建立好原理样机物理模型后导入到Fluent软件进行模拟计算,获得了红外隐身系统表面温度随时间的变化曲线及各元件的温度场。模拟结果与实验结果的最大误差为5.7%,均热板表面温度场与计算结果相同,温度从中心向四周递增,并且随着时间的推移表面温度的最大温差控制在1K以内。本文的研究成果为以电制冷变温系统为核心的自适应红外隐身技术提供了理论支持和数据支持,有利于推动红外隐身技术的发展。