核热推进运载火箭技术发展综述

徐友涛 （中国运载火箭技术研究院）

核热推进运载火箭技术发展综述

Development Review of Nuclear Thermal Propulsion Launch Vehicle Technologies

徐友涛 （中国运载火箭技术研究院）

文章首先简要介绍了核热火箭推进系统的原理、组成和应用价值；综述了国际上核热推进火箭技术的发展和应用情况；对我国在总体技术和核热反应系统技术方面开展研究的现状和相关技术基础进行了介绍，并初步梳理了发展核热推进运载火箭所需要解决的关键技术。

1 引言

核热推进是一种高效的推进方式，采用具备极高能量密度的核热反应系统为能量源，根据反应类型分为核裂变和核聚变两种方式。

核裂变反应推进的基本原理是：采用工作介质流过核热反应系统（反应堆）吸收能量，产生高温高压的气体，然后通过喷管被加速到超音速，从而产生推进动力。核裂变推进运载系统主要包括两大部分：总体部分（贮箱、增压输送系统、涡轮泵及喷管）和核反应堆部分。

与传统的基于化学能的火箭推进系统相比，核裂变推进系统突出的优点是比冲高。核裂变推进发动机比冲与工质的加热温度与其分子量比值的平方根成正比，工质分子量越低，发动统计比冲越高。当采用氢作为推进工质时，理论上比冲能够达到1000s。由于比冲高，完成相同的空间飞行任务，核裂变推进系统所携带的推进剂质量仅为氢/氧火箭发动机推进剂质量的1/3，而所需的运输系统成本不到氢/氧火箭发动机的44%。与电推进动力相比，核裂变推进推力有数量级的增大，更适合作为各类航天运载器的动力。……