刘 林，房玉良，武俊梅，王成龙，马 元，田文喜

(1.西安交通大学 航天航空学院 机械结构强度与振动国家重点实验室 陕西省先进飞行器服役 环境与控制重点实验室，陕西 西安 710049；2.西安交通大学 能源与动力工程学院 动力工程多相流国家重点实验室，陕西 西安 710049；3.西安航天动力研究所，陕西 西安 710100)

0 引言

随着人类空间探索规模的不断提高，对航天器的飞行时间、飞行载荷和飞行加速度等性能指标要求越来越高，因而对推进技术提出了新的要求。目前较为成熟的化学火箭推进系统受到燃料化学能和结构耐热性能限制，最大理论比冲约520 s，且能量密度也低，难以适应未来空间活动的动力需要。而电推进系统尽管其比冲可以高达上万秒，但它的推力水平却很低，也不能适应大规模深空探测任务[1-2]。相比之下，核热推进系统具有比冲高、推力大、控制灵活和工作时间长等特点，在深空探测任务中具有广阔的应用前景[3-4]。在核热推进系统中，工质在堆芯中吸收裂变热而被加热至高温高压状态，经尾喷管被加速到超音速流，向外喷出产生推力。氢气(临界压力1.296 4 MPa，临界温度33.145 K)因其分子量低，换热性能好，用作核热火箭的推进剂和堆芯冷却剂，不仅可以产生更大的比冲，同时可以简化系统。20世纪50年代始，美国和苏联着手研究核热推进技术，经过半个多世纪的不懈努力，固态堆芯核热推进技术得到一定程度的发展。固态堆芯设计中冷却通道有轴向、径向两种方案。……