[发明专利]基于金属氢化物的三模共质空间核推进系统

说明书

本发明提供了一种基于金属氢化物的三模共质空间核推进系统，包括：空间核反应堆、金属氢化物储供子系统、氢气核热推进子系统、金属蒸汽核热推进子系统和大功率核电推进子系统；空间核反应堆通过内部加热管分别为金属氢化物储供子系统、氢气核热推进子系统、金属蒸汽核热推进子系统和大功率核电推进子系统提供热量，金属氢化物储供子系统通过管道一、管道二、管道三分别与氢气核热推进子系统、金属蒸汽核热推进子系统、大功率核电推进子系统连接。基于金属氢化物的三模共质空间核推进系统利用空间反应堆热能，以热稳定性较好的单一金属氢化物分解获得两种推进工质，形成三种推进模式。

技术领域

本发明涉及航天器动力系统领域，具体地，涉及一种基于金属氢化物的三模共质空间核推进系统。

背景技术

目前空间飞行器主要使用的是常规化学火箭发动机，真空比冲不超过330s，采用液氧/液氢推进剂可以进一步提高发动机比冲性能，但真空比冲最高约460s左右，且已基本达到极限。然而，液氢沸点很低(20K)，易受热而蒸发，难于长时间存储，无法满足长期在轨使用要求。因此，采用化学火箭发动机执行未来的深空探测任务，尤其是载人深空探测，将无法完成发射规模大、任务周期长的任务，且将难以承受高额的在轨补加、维护等费用。

目前国内没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于金属氢化物的三模共质空间核推进系统。

根据本发明提供的一种基于金属氢化物的三模共质空间核推进系统，包括：空间核反应堆、金属氢化物储供子系统、氢气核热推进子系统、金属蒸汽核热推进子系统和大功率核电推进子系统；

空间核反应堆通过内部加热管分别为金属氢化物储供子系统、氢气核热推进子系统、金属蒸汽核热推进子系统和大功率核电推进子系统提供热量，金属氢化物储供子系统通过管道一、管道二、管道三分别与氢气核热推进子系统、金属蒸汽核热推进子系统、大功率核电推进子系统连接。

较佳的，所述的空间核反应堆包括兆瓦级的小型空间堆，以气态或者液态介质作为载热剂将反应堆内部热量导出。

较佳的，所述的金属氢化物储供子系统，包括分解载热剂加热管路、分解载热剂主管路，分解载热剂旁通管路、载热剂控制阀、金属氢化物储罐、分解加热器、氢气排放阀、氢气储罐、电推进工质阀、电磁泵、流量控制器和蒸发器；

所述的分解载热剂加热管路位于所述的空间核反应堆内部，所述的分解载热剂主管路与所述的分解加热器连接，所述的分解载热剂旁通管路与所述的载热剂控制阀根据不同工作模式要求控制载热剂流路，所述的金属氢化物储罐用于存储、分解金属氢化物以及金属的液化，所述的分解加热器位于金属氢化物储罐内用于加热分解金属氢化物和金属的液化，所述的氢气储罐用于存储金属氢化物分解产生的高温高压氢气，所述的电磁泵是以洛仑兹力驱动无运动部件的小流量泵，所述的蒸发器利用载热剂热量实现液态金属的汽化。

较佳的，所述的氢气核热推进子系统，包括氢气主阀、氢气加热管路和氢气推力器；

所述的氢气加热管路位于所述的空间核反应堆内部，将氢气进一步加热到推进温度。

较佳的，所述的金属蒸汽核热推进子系统，包括液态金属排放阀、增压泵、压力传感器、液态金属主阀、汽化管路、金属蒸汽推力器；

所述的增压泵是以液态金属为工质的高温增压泵，所述的汽化管路位于所述的空间核反应堆内部将液态金属汽化加热至推进温度，所述的金属蒸汽推力器是以金属蒸汽为推进工质的推力器。

较佳的，所述的大功率核电推进子系统，包括：热电载热剂管路、热电转换载热剂入口阀、热电转换载热剂出口阀、热交换器、热电转换模块、线缆和电推力器；