[发明专利]一种新型变推力核热推进系统

权利要求书

1.一种新型变推力核热推进系统，其特征在于：包括氢工质主推进剂供应系统、辅推进剂供应系统、推进剂混合器(4)、反应堆系统、再生冷却喷管(5)以及相应的控制系统和管路阀门；

所述氢工质主推进剂供应系统包括氢工质储箱(1-1)、氢工质管路控制阀(1-2)、氢泵(1-4)、氢管路旁流控制阀(1-3)、主涡轮机(1-5)、主涡轮机进气控制阀(1-6)、主涡轮机出气控制阀(1-7)以及相应的控制系统和管路阀门；氢工质储箱(1-1)用来储存主推进剂氢，其出口连接氢工质管路控制阀(1-2)；氢工质管路控制阀(1-2)出口连接氢泵(1-4)，氢泵(1-4)为氢工质加压，其动力轴与主涡轮机(1-5)相连，主涡轮机(1-5)为氢泵(1-4)提供动力；与氢泵(1-4)相连的氢管路旁流控制阀(1-3)用以控制氢工质的流量；氢泵(1-4)输送的主推进剂进入再生冷却喷管(5)的部分再生冷却通道和反应堆系统的反射层(3-1)；

所述辅推进剂供应系统包括辅推进剂储箱(2-1)、辅推进剂管路控制阀(2-2)、辅推进剂泵(2-4)、辅推进剂管路旁流控制阀(2-3)、辅涡轮机(2-5)以及相应的控制系统和管路阀门；辅推进剂储箱(2-1)用来储存辅推进剂，其出口连接辅推进剂管路控制阀(2-2)，辅推进剂管路控制阀(2-2)出口连接辅推进剂泵(2-4)，辅推进剂泵(2-4)为辅推进剂加压，其动力轴与辅涡轮机(2-5)相连，辅涡轮机(2-5) 为辅推进剂泵(2-4)提供动力；与辅推进剂泵(2-4)相连的辅推进剂管路旁流控制阀(2-3)用以控制辅推进剂的流量；辅推进剂泵(2-4)输送的辅推进剂进入再生冷却喷管(5)的部分再生冷却通道和反应堆系统的反射层(3-1)，随后辅推进剂进入推进剂混合器(4)；辅涡轮机(2-5)进气口与主涡轮机(1-5)出口相连，辅涡轮机(2-5)出气口与推进剂混合器(4)相连；

所述反应堆系统包括反射层(3-1)、压力容器(3-2)和反应堆堆芯(3-3)；压力容器(3-2)包裹着反射层(3-1)和反应堆堆芯(3-3)，反射层(3-1)设置在反应堆堆芯(3-3)外围一圈；反射层(3-1)的作用一方面将反应堆堆芯(3-3)产生的中子反射回活性区，提高中子经济性，一方面预热主推进剂和辅推进剂；反应堆堆芯(3-3)的作用为主推进剂和辅推进剂提供能量，反应堆堆芯(3-3)出口连接再生冷却喷管(5)；所述反射层(3-1)出口氢管路一支与主涡轮机(1-5)进气口相连，另一支通过主涡轮机进气控制阀(1-6)与推进剂混合器(4)相连；主涡轮机(1-5)出气口一个支路与辅涡轮机(2-5)相连，另一个支路通过涡轮机出气控制阀(1-7)与推进剂混合器(4)相连；

所述推进剂混合器(4)入口与主涡轮机(1-5)、辅涡轮机(2-5)、反射层(3-1)出口推进剂管路相连，推进剂混合器(4)出口与压力容器(3-2)相连；

所述再生冷却喷管(5)为缩放喷管，由依次连接的再生冷却通道、收缩段、喉部及扩张段组成，其作用为将推进剂的内能转化为动能，产生推力；

所述辅推进剂采用液氩、液氮、液氙、液氨、二氧化碳中的一种或两种及以上的组合;

所述一种新型变推力核热推进系统，采用改变推进剂成分来控制推力。

2.根据权利要求1所述的一种新型变推力核热推进系统，其特征在于：主推进剂由氢泵(1-4)将其从氢工质储箱(1-1)抽出，并被泵送至再生冷却喷管(5)的再生冷却通道、反射层(3-1)通道预热；随后主推进剂分别进入主涡轮机(1-5)和推进剂混合器(4)；进入主涡轮机(1-5)的主推进剂膨胀做功后一部分进入辅涡轮机(2-5)继续做功，一部分进入推进剂混合器(4)；辅涡轮机(2-5)内主推进剂膨胀做功后进入推进剂混合器(4)；

辅推进剂由辅推进剂泵(2-4)将其从辅推进剂储箱(2-1)抽出，并被泵送至再生冷却喷管(5)的再生冷却通道、反射层(3-1)通道预热；随后辅推进剂进入推进剂混合器(4)；

主推进剂和辅推进剂在推进剂混合器(4)中混合后进入压力容器(3-2)，被反应堆堆芯(3-3)加热，内能增加；随后混合推进剂进入再生冷却喷管(5)内膨胀加速排出整个推进系统，产生推力。

3.根据权利要求1所述的一种新型变推力核热推进系统，其特征在于：反应堆堆芯(3-3)为热中子堆或快中子堆，结构为轴流式或径流式。