冯致远，张昊春∗，吉 宇，程献伟，赵广播

（1.哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，哈尔滨150001；2.清华大学核能与新能源技术研究院，北京100084）

航天器核动力推进系统热力学性能研究

冯致远1，张昊春1∗，吉 宇2，程献伟1，赵广播1

（1.哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，哈尔滨150001；2.清华大学核能与新能源技术研究院，北京100084）

作为未来航天能源重要候选的以CO2为工质的布雷顿循环空间核动力系统，目前在热力循环分析的研究方面有待深入。以钠冷快堆超临界CO2布雷顿循环作为分析对象，针对不同工质最高循环温度下的循环效率以及不同的增压比和低温回热器冷端温差对循环效率的影响进行了研究。通过建立CO2实际气体的RK方程和焓表达式，得出了输出功率随增压比的变化规律。研究结果表明提高循环最高温度和增压比均能有效提升循环效率，但提高增压比将影响回热器的回热效果，而较低的增压比会使高温回热器热负荷显著增加，合适增压比范围为3.0～3.2。

闭式布雷顿循环；超临界CO2；RK方程；增压比

1 引言

随着深空探测的不断发展，空间核动力逐渐应用于深空探测器中。相比太阳能推进，空间核动力探测器极端环境运行稳定性更好，输出功率高，能量密度大，工作时间长，并且不依赖于太阳能，探测区域更广［1］。空间核反应堆电源有静态转换和动态转换两种方式。动态转换方式中，在兆瓦级功率阶段，布雷顿循环是最佳选择［1］，一般与液态金属冷却快堆、热管式液态金属冷却反应堆、高温气冷堆进行系统组合［2］。……