原子氢推进剂研究进展

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1、2013年第3期导弹与航天运载技术No.32013总第326期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.326文章编号：1004-7182(2013)03-0031-04DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20130309原子氢推进剂研究进展齐琳琳，孟洪波，岳广涛（北京航天试验技术研究所，北京，100074）摘要：与通常的氢氧发动机相比，采用原子氢推进剂可以使比冲提高几百秒。通过介绍运载火箭采用原子氢推进剂的发展前景、原子氢推进剂火箭的起飞质量和干重，以及原子氢推进剂火箭设计的最佳方案，在比较宽的混合比范围、固氢颗粒中原子态含量范

2、围、液氦载体含量范围估算火箭发动机性能，可以得到混合比为0时，作为单元推进剂的火箭起飞质量最低。原子氢推进剂以其优良的比冲性能给航天运载器带来质的飞跃，但对低温技术提出挑战。关键词：液体推进剂；比冲；低温技术中图分类号：V511文献标识码：AResearchProgressofAtomicHydrogenPropellantQiLinlin,MengHongbo,YueGuangtao（BeijingInstituteofAerospaceTestingTechnology,Beijing,100074）Abstract：Comparedwiththeusualhydr

3、ogen-oxygenengine,theatomicpropellantenginecanimprovespecificimpulseforhundredsofseconds.Inthisarticle,theprospectoflaunchvehiclewithatomichydrogenpropellantwasanalyzed,thetake-offmassanddryweightofatomicpropellantlaunchvehiclewereestimated，andanoptimalsolutionoftheatomicpropellanthydrog

4、enrocketwasputforward.Also,therocketengineperformancewasestimatedinawiderangeofmixingratio,atomicstatecontentofsolidhydrogenparticles,andcontentofliquidheliumcarrier.Asamonopropellant,atomichydrogenpropellantcanrealizealowestrockettake-offmasswhenthemixingratioiszero.Atomichydrogenpropel

5、lantsmaybringarevolutionaryleaptolaunchvehicle,butissuethechallengeincryogenictechnology.KeyWord：Liquidpropellant；Specificimpulse；Cryogenictechnology0引言紧凑，起飞质量减少80%。对于太阳系以外的星际航行或任何高能航天飞行，以及对于人类到火星探险和深层空间探测，减少表1推进系统比冲运载火箭数量和维护费用非常重要。降低有效载荷入-1推进系统比冲/（m·s）轨成本的主要因素是降低空间运输成本，如果能增加O2/H2（半人马座）4

6、464发射的有效载荷，就可以减少发射次数，同时也可减先进的O2/H2（SAE）4800少飞行时间，降低维护费。原子氢7500采用新型高能量密度物质（HighEnergyDensityMaterials，HEDM）可以在近期提高比冲，缩短空间探如果采用原子氢推进剂，有效载荷可以提高险任务的时间。264%~360%。例如火箭采用含有50%（m/m）原子氢的原子氢推进剂是将原子氢贮存在固氢颗粒中，用液氦推进剂，有效载荷可以从96000kg增加到475000kg。带动固氢流动，与液氧配对，通过采用原子态HEDM推增加的这些有效载荷可以用一枚重型火箭将载人星际进剂，形成原子氢推进

7、剂，可以将比冲在O2/H2的基础上航天器发射入轨[1]。提高100s以上（见表1），这就使空间飞行器的结构更加采用原子氢推进剂，可节约火箭的发射成本和时收稿日期：2012-07-15；修回日期：2013-04-19作者简介：齐琳琳（1984-)，女，助理工程师，主要从事液体推进剂研究32导弹与航天运载技术2013年间，无需在轨组装，可以使火箭从地面飞到太阳系。年，在0.1~10K的低温下研究原子氢推进剂的制取和原子氢推进剂的设计方案是用固氢颗粒贮存原子贮存，在4K温度下可以将原子氢贮存几个小时。从氢；固氢颗粒贮存在液氦温度（3～4K）下；