几乎所有的人都知道蒸汽机，而斯特林发动机几乎是和蒸汽机一样老的发动机。斯特林发动机是伦敦的牧师罗巴特·斯特林于1816年发明的热机，即利用内能做功的机械，将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能的机器动力机械。
与传统的蒸汽机相比，斯特林发动机的原理是基于斯特林循环。斯特林循环是由两个定容吸热过程和两个定温膨胀过程组成的可逆循环，而且定容放热过程放出的热量恰好为定容吸热过程所吸收。热机在定温膨胀过程中从高温热源吸热，而在定温压缩过程中向低温热源放热。
而斯特林发动机就是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。通过燃料连续地燃烧，蒸发的膨胀氢气（或氦）作为动力气体使活塞运动，膨胀气体在冷气室冷却，反复地进行这样的循环过程，从而完成循环往复的动能输出。
斯特林发动机的热力循环可以分为定温压缩过程、定容回热过程、定温膨胀过程、定容储热过程四个过程。在此基础上主要分为配气活塞式和双作用式两类。配气活塞式热气机，在一个气缸内有两个活塞作规律的相对运动，冷腔与热腔之间用冷却器、回热器和加热器连接，配气活塞推动工质在冷热腔之间往返流动；双作用式热气机，每个气缸内只有一个活塞，兼起配气活塞和动力活塞的作用。各缸的上部为热腔，下部为冷腔。
最早之前的斯特林发动机使用并不普遍，但是由于适用于各种能源，无论是液态的、气态的或固态的燃料，而且不需要对设备进行改造，同时由于斯特林循环热空气发动机不排废气，除燃烧室内原有的空气外，不需要其他空气，降低了污染排放，再有就是由于燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧，独立于燃气的工质通过加热器吸热，提高了安全性能，因此目前斯特林发动机的研发、改进和使用又再次被重视。
目前已设计制造的热气机有多种结构，可利用各种能源，已在航天、陆上、水上和水下等各个领域进行应用。
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