美俄核热推进技术发展现状与启示①

杨玉新,任全彬,段艳娟*,田维平,唐 敏,张光喜

(1.西安航天动力技术研究所,西安 710025;2.航天动力技术研究院,西安 710025;3.西安航天复合材料研究所,西安 710025)

0 引言

核热推进的工作原理是利用可控核反应(目前主要是核裂变)释放的热量直接加热工质,热工质经喷管膨胀加速后排出产生推力。核热推进具有推力大、比冲高、比功率大、能量转换效率高、长时间工作、推力可调、多次启动等性能优势,在深空探测及武器装备领域具有广阔的应用前景[1-2]。

进入21世纪以来,随着传统化学火箭动力技术的日臻成熟,性能提升的“天花板效应”凸显,核热推进技术再一次成为世界航天和军事强国竞相研究的热点并取得了重大技术进展[3]。2009年,美国正式发布载人火星设计参考架构5.0(DRA5.0),明晰了基于核热推进的载人登火技术路线和技术体系,并持续开展了空间核热推进系列研发计划,有望在2030年前实现载人登火应用[4-5]。2018年,俄罗斯“海燕”核动力巡航导弹的公开报道[6],标志着核热推进技术在武器装备领域进入实质性应用阶段,并在世界范围内引发了新一轮核热推进技术研究的热潮[7]。

本文将在回顾美、俄两国核热推进技术发展历程的基础上,总结经验并梳理主要关键技术,并结合我国的技术现状提出发展建议,为我国核热推进技术的发展和决策提供参考。

1 核热推进的类型与原理

核热推进按照其工作原理和模式,主要分为核热火箭发动机、核热冲压发动机和核热涡轮喷气发动机。……