王 戈，郎明刚，李家文，魏延明，周 成，李泽光，孙 俊，从云天，袁化宇

(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)

1 引言

在深空探测和载人航天领域，当前所使用的推进方式主要是传统的化学推进和基于太阳能的电推进。化学推进比冲低，需要携带大量推进剂；基于太阳能的电推进推力小，功率水平受太阳常数的制约。随着人类深空探测活动的范围和规模不断扩大，这两种推进方式逐渐难以满足任务的要求[1-3]。在这种情况下，核热推进因其推力大、比冲高、工作时间长等优点，被美国和俄罗斯等国列为载人登陆火星和深空探测的可行推进系统方案[4-5]。美国和苏联从上世纪50年代就开始展开核热火箭发动机的研究工作。美国先后实施了NERVA、SNTP、DRA5.0以及 NCPS等核热火箭发动机研究计划，对核热火箭发动机进行了长期系统的研究工作，积累了大量的设计、仿真和试验经验[6]。苏联从1961年开始设计以液氢为推进剂的核热火箭发动机，同样提出了多种设计方案，涵盖推力量级从十吨级到百吨级[5，7]。经研究发现，核热火箭发动机中不存在复杂的燃烧等化学反应，各组件主要过程均为流动传热，因此系统循环方式的选取会对核热火箭发动机的性能产生很大影响。

国内外均对核热火箭发动机的系统循环方案、和仿真展开了一定的研究工作：冯致远等从热力学角度分析了采用CO2作为工质的航天核动力推进系统的热力学性能[8]；……