核热火箭发动机循环方案对比分析

作者:王戈;郎明刚;李家文;魏延明;周成;李泽光;孙俊;从云天;袁化宇; 刊名:载人航天 上传者:王万林

【摘要】针对未来载人火星探测、大型星际货物运输等的空间动力问题,开展核热推进技术系统循环方案展开对比分析。根据文献调研结果,确定了热抽气循环、冷抽气循环和膨胀循环等3种核热火箭发动机系统循环备选方案,根据自编核热火箭发动机参数平衡计算软件,针对10 t推力的核热火箭发动机应用背景,对上述3种方案进行系统参数平衡计算,得到各方案详细的热平衡工作参数;根据计算结果对3种方案进行对比分析,在相同初始设计条件下,膨胀循环方案推力和比冲均最高,性能最优越,可以作为今后核热火箭发动机系统的首选方案。

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核热火箭发动机循环方案对比分析 王 戈1,郎明刚2,李家文3,魏延明1,周 成1,李泽光2,孙 俊2,从云天1,袁化宇4 ( 1. 北京控制工程研究所,北京 100190; 2. 清华大学,北京 100084; 3. 北京航空航天大学,北京 100083; 4. 西昌卫星发射中心 ,西昌 615000) 摘要: 针对未来载人火星探测、大型星际货物运输等的空间动力问题,开展核热推进技术系统循环方案展开对比分析。根据文献调研结果,确定了热抽气循环、冷抽气循环和膨胀循环等 3 种核热火箭发动机系统循环备选方案,根据自编核热火箭发动机参数平衡计算软件,针对 10 t 推力的核热火箭发动机应用背景,对上述 3 种方案进行系统参数平衡计算,得到各方案详细的热平衡工作参数; 根据计算结果对 3 种方案进行对比分析,在相同初始设计条件下,膨胀循环 方案推力和比冲均最高,性能最优越,可以作为今后核热火箭发动机系统的首选方案。 关键词: 核热火箭发动机; 热平衡计算; 抽气循环; 膨胀循环 中图分类号: V439+.5 文献标识码: A 文章编号: 1674-5825( 2019) 02-0196-06 Comparison and Analysis of Cycle Schemes in Nuclear Thermal Rocket Engine WANG Ge1,LANG Minggang2,LI Jiawen3,WEI Yanming1,ZHOU Cheng1,LI Zeguang2,SUN Jun2,CONG Yuntian1,YUAN Huayu4 ( 1. Beijing Institute of Control Engineering,Beijing 100190,China; 2. Tsinghua University,Beijing 100084,China; 3. Beihang University,Beijing 100083,China; 4. Xichang satellite launch center,Xichang 615000,China) Abstract: Targeting the space propulsion issue in future human Mars missions or large scale inter-stellar cargo transportation,the cycle schemes of nuclear thermal rocket engine ( NTRE) were com-pared and analyzed. According to the literature investigation,three alternative schemes of the system circulation of the nuclear thermal rocket engine including the hot bleeding cycle,the cold bleeding cycle and the expander cycle were determined. Based on the self-written NTRE simulation software,system simulation was conducted for the three cycle schemes of 100 kN thrust. The detailed thermal balance oper

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