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航天動力係統未來需求方向及發展建議的思考

發布日期 ：2020-04-13 文章來源 ： 訪問人數 ：10150

隨著航天運輸領域的發展對航天動力係統的需求不斷提升,總結國外航天動力係統的發展趨勢,分析內在啟示;根據我國航天運輸係統未來發展,提出我國航天動力係統的發展需求,並進一步結合多方約束闡述對解決方案的思考 。
引 言
太空是維護國家安全和利益的製高點,航天動力係統是進入空間和利用空間的基礎 。隨著國家安全和經濟發展要求的不斷提高及人類空天活動領域的不斷擴展,航天運輸係統對動力係統性能要求也越來越高,對新型動力係統提出需求的領域也越來越廣 。
航天動力係統通常包括主動力係統 、輔助動力係統及增壓輸送係統,本文分析範疇暫限於主動力係統,即為航天運輸係統提供飛行主推力的發動機係統 。我國航天動力係統經過 60 年的發展,形成了以長征係列運載火箭一級 、二級 、助推級發動機為代表的常規推進劑發動機,以 CZ-3A 係列運載火箭三級為代表的低溫液氫/液氧發動機和涵蓋多直徑 、全係列產品的固體發動機,成就了以載人航天工程 、探月工程和北鬥導航一 、二期工程為典型的重大航天工程,完成了多批次 、多種類 、多用途的空間有效載荷發射任務,為我國國防建設 、科技進步和國民經濟發展提供了強有力的支撐。我國發展的高壓補燃液氧/煤油發動機和大推力液氫/液氧發動機完善了液體火箭主動力型譜,有效地保障了新一代運載火箭研製,推動了航天運輸係統和航天技術的整體發展,助力我國探月工程三期和空間站建設;新型固體發動機的成功研製有力地推動了我國固體運載火箭的發展,並將進一步助力我國新一代中型運載火箭和重型運載火箭的論證和研製工作 。
新一代運載火箭相繼成功首飛, “十三五”規劃陸續開展,中國航天又迎來新的發展契機 。麵對新機遇,迎接新挑戰,係統總結國外航天動力係統發展動態和未來趨勢,結合我國航天動力係統特點,深入思考我國航天動力係統發展的需求 、麵臨的問題和解決方案,進一步推動航天動力係統發展,對加快我國由航天大國到航天強國轉變 、增強國防實力和促進國民經濟發展有著十分重要的意義 。
1 國外航天動力係統發展趨勢及思考
1.1 國外航天動力係統發展現狀和趨勢
1.1.1 美國
美國航天動力係統發展的原動力為國家級的戰略牽引,主要出口為政府 (如 NASA )和軍方 。從早期阿波羅登月計劃用的 F-1 液氧/煤油發動機和 J-2 液氫/液氧發動機,到航天飛機液氫/液氧發動機和大推力固體發動機,再到 RS-68 液氫/液氧發動機,新型動力係統的出現都是以服務美國國家戰略為目標 。隨著商業航天的發展,美國一方麵從政府層麵積極將已有成熟技術轉移到商業領域,創造更大的市場價值;另一方麵不斷鼓勵私人公司利用商業資本和市場機製,基於政府轉讓的成熟技術和政策上的牽引,以較低的投入研發或引進新 型 動 力 係 統,完 善 國 家 航 天 動 力 係 統體係 。
當前階段,美國新型航天動力係統的發展仍然是國家在主導 。在重型運載火箭 SLS 研製的牽引下,美國陸續開展了新型液體火箭發動機和固體火箭發動機的研製 、試驗工作 (試車見圖 1 ),包括基於航天飛機動力係統的 RS-25E 液氫/液氧發動機 、基於通用半人馬座的 RL10 係列液氫/液氧發動機和新型五段式固體助推器  。

商業航天領域,烏克蘭危機引發的美俄政治交惡進一步發酵為美國和俄羅斯航天企業間的 “ RD-180 發動機”風波 。在此背景下,美國 ULA 公司積極探索可替代 RD-180 的發動機,其選擇包括航空噴氣 - 洛克達因公司的 AR-1 液氧/煤油發動機 (見圖2 )和 BlueOrigin 公司 的 BE-4 液氧/甲烷 發 動機(見圖 3 ), Vulcan 火箭方案的正式發布無疑會極大地推動這一進程;在 2018 年 9 月, BE-4 成功勝出,AR-1 的研製也仍在進行 。安塔瑞斯火箭的失利(2014 年 10 月 28 日)迫使 Orbital/ ATK 公司努力尋找 AJ26-62 發動機 (見圖 4 )的替代品,配備 RD-181 發 動 機 的 新 安 塔 瑞 斯 在 2018 年 成 功 首 飛;Falcon 火箭的低成本進一步降低了商業航天的門檻,大範圍推力可調的開式循環 Merlin 液氧/煤油發動機 (見圖 5 )再次成為業界焦點, FalconHeavy 的首飛成功無疑將 Merlin 發動機推向了極致; BE-3 液氫/液氧發動機的飛行驗證成功 (2015 年 5 月 4 日)展示了商業航天對動力係統的巨大推動作用;米諾陶 V 運載火箭的首飛成功 (2013 年 9 月 7 日)進一步表明便於模塊化組合 、低成本發射和提供進入空間快速響應能力是固體發動機與生俱來的優點,並且極富吸引力。

美國為了保持在航天領域的領導地位,尤其是航天飛機的黯然離去引發的運載能力的降低和載人航天能力的喪失之後,加速了重型火箭研製計劃 。在國家戰略的牽引下,新型大推力航天發動機的研製成為一種必然 。在商業航天方麵,低成本和高可靠是永恒不變的目標,甚至可以以犧牲部分性能為代價,典型的措施包括采用成熟的技術來避免新研發動機的高昂成本,采用推力可調節發動機以實現部分重複使用,采用新的製造技術和工藝以降低生產成本 。美國航天工業的多元化使得航天動力係統呈現良性發展:基於國家意誌展開新技術的探索和新型號的研製,而成熟的技術逐步從政府和軍用領域轉移到民用和商業領域,創造更大的經濟價值,並推動新興企業發展,進一 步 完 善 航 天 工 業 體 係,帶 動 相 關 產 業發展 。
1.1.2 俄羅斯
俄羅斯兩型新研火箭的成功首飛 (2014 年 7 月9 日,安加拉 1.2 成功首飛; 2014 年 12 月 23 日,安加拉 A5 成功首飛)再次證明了其航天強國的不爭事實,也標誌著 RD-191 發動機 (見圖 6 )正式在俄羅斯的工程實際應用 。係列化的高性能液氧/煤油補燃發動機確立了俄羅斯航天強國的地位,從四噴管的 RD-170 / 171 到雙噴管的 RD-180 再到單噴管的RD-191 ,在追求單噴管大推力的同時,更能體現航天運輸係統模塊化發展對動力係統的內在要求 。高推質比和大範圍推力可調節,使得 RD-191 秉承了俄羅斯液氧/煤油發動機的優秀使用維護性 。

在重複使用發動機方麵,俄羅斯與歐空局展開合作,開展了伏爾加 ( Volga ) 、烏拉爾 ( Ural )液氧甲烷發動機的研究 (見圖 7 ),並與韓國合作研製了 CHASE-10 液氧甲烷發動機,但均處於地麵研製狀態,尚未實現飛行 。

受限於體製改革衝擊和經濟形勢壓力,基於國家意誌的俄羅斯航天動力係統雖然前進步伐放緩,但始終沒有停止發展的腳步 。強大的動力係統獨立研製能力,仍然是航天強國的重要支撐 。
1.1.3 歐洲
火神和火神 2 液氫/液氧發動機 (見圖 8 )支撐了歐空局近 20 年的阿裏安 5 發射任務,充分驗證了低溫氫氧芯級加固體助推運載方案的可靠性 。織女星運載火箭的成功 (2012 年 2 月 13 日),芯一級發動機 P80 指明了整體式大推力固體發動機的發展方向 。阿裏安 6 火箭最終方案的確定將進一步牽引歐洲芬奇 ( Vinci )大推力 (真空推力 18t )膨脹循環液氫/液氧發動機 (見圖 9 )和新型固體發動機的發展 ,芯一級繼承阿裏安 5 火箭的火神2 發動機則節省了重新研製主動力係統的投資,充分運用了已有技術 。英國 ReactionEngines 公司提出采用組合動力發動機 SABRE (見圖 10 )的 Sky-
lon 飛行器,力求實現高性能跨空域工作發動機 、單級入軌和多次重複使用的低成本航天運輸解決方案,但由於技術跨度大,相關工作較工程應用仍存在一定距離  。

立足預研,充分繼承,無疑是動力係統發展過程中有效降低成本 、縮短研製周期 、提高可靠性的重要舉措;而跨越式的技術發展則可能帶來不可預見的技術 、周期和經費風險 。
1.1.4 日本
艾普斯龍火箭的成功首飛 (2013 年 9 月 14日)充分體現了日本在固體發動機領域的先進水平 。大推力固體發動機由於其高性價比 、使用維護方便和潛在的軍事用途,成為航天動力係統的重要發展方向 。提上日程的 H-3 火箭論證和研製工作勢必將進一步牽引日本航天動力係統的發展,主發動機 LE-9 (見圖 11 )充分繼承 LE-5  、 LE-7的成熟技術,真空推力跨越式提高至 150t ,目前已完成樣機生產並成功開展多次熱試車  。

結合自身需求開展動力係統研究,在已有技術基礎上不斷突破創新,避免盲目發展,不失是一種理性方案 。
1.1.5 印度
GSLV-MK3 的亞軌道成功首飛 ( 2014 年 12月 18 日)驗證了印度在固體發動機領域強大的設計和生 產 能 力, CE-20 液 氫/液 氧 發 動 機 (見 圖12 )的多次地麵長程試車的成功 ( 2015 年 4 月 28日 、 2015 年 7 月 16 日)無疑會進一步增強印度掌握低 溫 上 麵 級 技 術 的 信 心 。 2017 年 6 月 5 日GSLV-MK3 的成功首飛,表明印度終於實現了低溫上麵級飛行主發動機的國產化,向獨立自主發展高性能航天運輸係統邁進了一大步 。

高性能低溫上麵級動力係統已然成為先進上麵級發展的必然選擇 。
1.2 國外航天動力係統發展的啟示
1.2.1 政府牽引必不可少
航天的特點要求政府必須對航天的發展進行強有力的牽引,以國家戰略的形式製定規劃,為航天動力係統研製相關單位提供各方麵的支撐,有力保障研製工作的進行 。基於商業模式的航天動力係統發展同樣需要政府給予政策上的支持 。
1.2.2 大推力發動機研製勢在必行
大推力發動機的技術水平決定一個國家進入空間和利用空間的能力,大推力液體發動機和大推力固體發動機的協同發展可以極大地豐富運載火箭主動力型譜,並為國家戰略安全提供足夠的保障,已成為主要航天大國的共識 。
1.2.3 對高性能的追求永無止境
高性能的航天動力係統可以有效提高航天運輸係統的綜合性能 。高性能推進劑和閉式循環帶來的高比衝,以及新型材料和先進製造工藝形成的大推質比,是航天動力係統發展的不懈追求 。
1.2.4 優秀的使用維護性日益凸顯
隨著運載器綜合性能優化 、提高進入空間快速響應能力和實現可重複使用的需求發展,大範圍推力可調節 、簡化射前操作流程 、液體發動機降低起動前泵入口壓力等逐漸成為航天動力係統的重要指標要求 。優秀的使用維護性是航天動力係統走向市場的必然途徑 。
1.2.5 低成本是重要發展方向
隨著商業航天的快速發展,低成本已經成為未來航天運載器和航天動力係統發展的必然趨勢,而高可靠又對產品質量和技術水平提出了極高的要求,其綜合結果是盡量采用高效的管理方法和成熟的技術,並積極探索可以提升效率 、降低成本的新工藝和新技術 。除了獲得政府資金支持之外,航天動力係統整體或部分回收技術是解決低成本問題 的 可 行 途 徑 之 一 。航 天 飛 機 主 發 動 機(SSME )及固體助推器的多次重複使用 (部分組件), SpaceX 公司 Falcon9  、 FalconHeavy 兩型火箭子級 整 體 回 收 與 再 次 發 射, BlueOrigin 公 司NewShepard 亞軌道飛行器整體回收與再飛行為動力係統回收複用以降低成本提供了榜樣式的引領作用和示範效應,在 ULA 新型火箭 Vulcan 中,發動機的可控回收已成為降低成本的必選項目 。
1.2.6 高可靠是永恒的質量要求
航天動力係統的可靠性決定著整個運載器的成敗,高可靠是航天係統的永恒質量要求 。高可靠引發的一係列關於動力係統發展思路的討論尚無定論,很多時候需要在高可靠和低成本 、高性能之間進行權衡 。動力冗餘勢必要求電氣係統設計理念的突破,動力係統大量的地麵試驗會顯著提高研製成本,開式循環發動機必然導致性能的降低……麵對航天動力係統的高可靠要求,很多工作仍有待深入展開 。
2 我國航天動力係統需求方向及發展建議思考
2.1 我國航天動力係統需求方向
發展大型 、重型運載火箭及可重複使用火箭是一個國家邁向航天強國的必然途徑 ,大推力 、低成本 、高可靠和使用維護方便是動力係統的重點發展方向 ,在高可靠的基礎上實現低成本是重中之重 。我國航天運輸係統的新發展對動力係統提出了新的需求 。
2.1.1 動力係統整體需求
2.1.1.1 近 、中期需求
(1 )大推力固體 、液氧/煤油和液氫/液氧發動機
我國新一代中型運載火箭和重型運載火箭對大推力固體發動機 、液氧/煤油發動機和液氫/液氧發動機提出了新的研製需求  。固體發動機需要實現大推力的技術突破;液體發動機不僅需要比衝 、推力 、推質比等性能有所提升,還需要具備推力調節 、故障診斷等功能,並大幅優化使用維護條件 。特別是基礎級發動機的推力構型將直接影響總體構型的優化,在實現大推力的基礎上還必須注意衍生構型,構建合理梯度;而發動機大範圍節流技術則是構型優化的重要途徑 。
(2 )現有液氧/煤油發動機和液氫/液氧發動機改進
現有液氧/煤油在比衝 、推質比 、推力等方麵的積極改進措施將為新一代火箭適應未來任務提供強有力支撐 。同時,針對新中型 、小型低成本運載火箭上麵級構型論證中發動機性能指標優化方案,結合 CZ-3A 係列以及 CZ-5 火箭的性能和任務適應性改進,現有液氫/液氧發動機的性能改進也存在較大需求 。
(3 )開式循環液氧/煤油發動機
與閉式循環相比,開式循環發動機具有係統結構簡單 、組件相互獨立性好 、研製周期短 、研製費用低的特點,結合推進劑致密化可實現高比衝 。近幾年也逐漸顯現出開式循環是國外液氧/煤油發動機的發展方向之一 ,我國有必要積極開展相關研究,進一步豐富液體火箭發動機主動力型譜 。
(4 )先進空射動力係統
空基發射具有良好的機動性 、靈活性,是實現快速進入空間的重要途徑之一 。近年來國外陸續推出了多個空射動力係統方案,包括如飛馬座低成 本 、 高 性 能 的 Orion 係 列 固 體 發 動 機,ALASA 項目 SALVO 空射係統推出的液氧/煤油發動機,太空船二號使用的固液混合發動機等 。我國亟待開展先進空射動力係統的研製,為進一步提升快速進入空間反應能力提供支撐 。
2.1.1.2 遠期需求
(1 )核熱推進係統
核熱火箭的比衝可達千秒量級,推力可達百噸量級,可在發射後半年內載人登陸火星,是可預見的未來太空探索的首選推進係統 。基於核熱推進的載人登火方案初步論證提出了采用固體核燃料裂變加熱液體推進劑的動力係統方案,比衝為 903s , 單 機 推 力 為 150kN (總 推 力 需 求450kN ) ,可作為火星探測火箭末級使用 。
(2 )凝膠推進係統
凝膠推進是在推進劑中加入膠凝劑以獲得一種黏度大 、泄漏危險性小 、揮發性小的凝膠狀推進劑,在發射時通過加壓剪切 、降低推進劑黏度,使其使用起來類似液體推進劑,可有效提高使用維護性,但是發動機的性能 (比衝)和推進劑使用仍是製約瓶頸 。
(3 )可重複使用火箭發動機
可重複使用 、低成本 、無毒 、無汙染 、高可靠 、使用維護方便是重複使用運載器對發動機技術發展的重要需求 。基於液氧/甲烷推進劑組合的火箭發動機是適應該需求的重要選擇之一 。美國 、歐洲 、俄羅斯等均對液氧/甲烷發動機開展了大量的研究工作  。
液氧/甲烷發動機在同樣的循環方式下比液氧/煤油發動機比衝高 10s 左右,但甲烷密度低於煤油,對貯箱結構增重明顯,密度比衝基本相當,循環方式的選擇尤為重要 。
(4 )吸氣式 (組合)發動機
以吸氣式發動機 、吸氣式組合發動機為動力的航天運輸係統,由於其高機動性 、可重複使用以及高超聲速巡航性能,已成為航天運輸技術發展前沿 。火箭基組合循環發動機 ( RBCC )將火箭發動機 、衝壓發動機和超燃衝壓發動機有機地組合起來,充分利用火箭發動機高推質比 、低比衝及吸氣式發動機低推質比 、高比衝的優勢和特色,可實現高效性與經濟性的最佳組合 。
2.1.2 動力係統性能需求
2.1.2.1 液體發動機性能需求
(1 )高比衝
大幅度提高火箭比衝的方法有 3 種:采用性能更高的推進劑 、更好的循環方式 、更大的噴管麵積比 。目前, 3 種途徑在我國都取得了長足發展,如比衝最高的實用型推進劑組合液氫/液氧發動機已經大幅應用,對於閉式循環發動機無論是液氧/煤油還是液氫/液氧發動機在我國都已經研製成功 ,但在噴管麵積比上還有發展空間 。
(2 )高推質比
高推質比意味著全箭高結構係數,在相同的起飛質量下獲得更高的運載能力 。在當今以 “克”為減重單位的火箭設計中,發動機高推質比意義重大 。
(3 )可調節推力
發動機推力可調是實現運載火箭飛行環境控製 、優化飛行彈道等主動控製能力的必要手段,不僅簡化了火箭係統設計,而且使火箭上麵級的設計更具靈活性 。對於載人運載火箭,可以通過推力調節控製過載,保證宇航員在整個飛行過程中承受的過載處於合理水平 。
(4 )低入口壓力
對於液體火箭發動機,貯箱內氣枕壓力主要由發動機入口壓力決定,如果發動機渦輪泵的抗汽蝕能力提高,則可以降低渦輪泵入口壓力要求,從而降低貯箱內的增壓要求 。隨著火箭規模逐步增加,大直徑火箭貯箱一般采用內壓設計,其工作壓力上限主要依據發動機工作時的增壓要求 。降低貯箱工作壓力上限是降低貯箱結構質量的主要途徑,對於提高火箭運載能力具有直接貢獻 。
(5 )泵後擺
大型液體火箭發動機泵後擺技術可顯著提高發動機與伺服機構小回路的諧振頻率,增加伺服係統彈性振動的穩定裕度 。從國外航天發展來看,液體火箭發動機泵後擺技術得到了廣泛應用 。同時,采用泵後擺技術能夠降低伺服機構的設計難度,使伺服機構結構尺寸 、質量減小 。而泵前擺發動機可能出現低頻振動問題,需要通過提高常平座的剛度和增大搖擺力臂解決該問題,降低綜合性能 。
(6 )多次啟動
為適應深空探測技術發展及提高運載火箭的運載能力,要求上麵級發動機具有長時間在軌工作 、多次啟動的能力,利於規劃軌道飛行策略,增加有效載荷質量,拓寬飛行器執行深空探測任務的發射窗口,使不受天氣等原因的影響,降低對地麵發射支持係統的依賴性,從而有效提高飛行器執行任務的適用性和靈活性 。
(7 )提高使用維護性
增強發動機使用維護性能對於提高全箭發射可靠性 、降低發射成本等具有重要意義 。如果在發動機的設計階段就貫徹對使用維護性能的追求,降低相關人力 、物力,將極大增強我國新一代運載火箭躋身國際商業發射市場的實力 。具體的需求包括優化起動程序,簡化供配氣保障要求,自動化測試流程,增強推遲發射適應能力,優化起動前程序和後處理流程等 。
2.1.2.2 固體發動機性能需求
(1 )大推力
當前,我國研製的固體發動機最大推力水平仍處於百噸級 (2016 年 8 月 2 日成功進行了 Φ 3m  、2 分 段 固 體 發 動 機 地 麵 熱 試 車, 最 大 推 力 為150t ) ,與世界先進水平存在較大差距 。在航天運載領域,以商業固體小運載火箭和重型運載火箭為背景牽引,明確提出了大推力固體火箭發動機的研製需求 。
(2 )高性能
固體發動機的高性能指標要求具有較高的比衝 、質量比和工作壓強,同時應盡量研發高能的推進劑和高性能纖維殼體技術,提高結構設計水平,降低推力偏差,並具備衝量分配能力 。
(3 )低成本
低成本是固體發動機麵向市場的重要途徑,尤其是在商業航天的大背景下,低發射成本可以增強企業的競爭力和生存能力;另外,低成本可以在一定程度上彌補比衝較低 、推力調節能力不足等固有缺點對固體發動機發展的不利影響 。
(4 )模塊化 、係列化
固體發動機向模塊化 、係列化方向發展,可以適應在運載器芯級 、助推級等不同模塊的靈活應用,滿足總體方案論證和優化需求,擴展適用範圍 。
2.2 我國航天動力係統發展建議
每一代運載火箭的發展都離不開動力係統的跨越,“運載發展 、動力先行,動力發展 、總體牽引”是中國航天幾十年來的經驗總結,凸現總體超前科學規劃的重要性 。運載火箭的動力選擇是一個多約束的總體優化問題,需根據火箭規模 、箭體製造基礎 、動力發展水平等因素,通過 “模塊化 、組合化 、係列化”方式,盡量減少模塊數量,構建滿足不同軌道和不同運載能力需求的火箭型譜,並據此確定動力係統解決方案 。
2.2.1 以在研在飛型號性能提升為出發點,務實推動現有發動機性能改進
運載火箭對性能的追求是無止境的, CZ-3A係列運載火箭和新一代運載火箭的性能改進與任務拓展,以及新中型  、小型低成本運載火箭構型論證中液體發動機和固體發動機性能指標優化方案,對我國成熟發動機型號和新研型號提出改進需求,包括提高比衝 、推質比 (質量比) 、大推力 、推力可調節 、優化使用維護性能等,為在研 、在飛型號綜合性能提升提供強有力支撐 。
2.2.2 以低成本 、高可靠和可重複為目標,積極推進可重複發動機研製
高可靠是航天運輸係統的生命線,基於高質量的低成本將賦予運載火箭強大的商業發射競爭力,可重複是低成本的重要實現途徑,更會引起運載火箭總體設計和發動機產品研究從設計理念到工程實踐革命性的改變 。液氧/甲烷火箭發動機是適應該需求的重要選擇之一 。
2.2.3 以重型運載火箭為牽引,有效落實大推力發動機研製和總體 - 動力一體化設計
重型運載火箭的立項與研製是我國載人登月和大規模空間探測與應用的必然選擇,更是一個國家邁向航天強國的必然途徑 。我國目前已有的發動機推力均無法滿足重型的需求,大推力液體火箭發動機研製逐漸提上日程 。經過前期論證,我國重型運載火箭對大推力液氧/煤油發動機 、液氫/液氧發動機和固體發動機都提出了迫切需求,同時還需要發動機具備推力調節 、故障診斷等功能 。另外,結合新一代運載火箭的研製經驗,在重型運載火箭型號論證和工程研製階段,總體應聯合發動機單位建立更廣泛的一體化設計思路,將發動機指標納入火箭構型設計中,形成性能 、周期 、經費等綜合指標最優的構型方案 。
2.2.4 以快速進入空間為指導,不斷探索先進推進技術
隨著人類對宇宙空間的探索和利用能力不斷增強,太空已成為維護國家安全和國家利益的製高點 。快速進入空間能力可以保障國家在突發事件來臨時積極應對 、迅速反應,有效維護國家安全和戰略主動性 。美國 、歐洲快速進入空間能力正在不斷提升,為了適應新軍事變革和先進空間攻防的要求,服務國防現代化和增強國防實力,我國應及時開展快速進入空間先進空射推進技術的研製,包括液體發動機 、固體發動機以及固液混合發動機,支撐相關運載器的論證和研製工作 。
2.2.5 以深空探測為願景,著力開展新概念推進技術論證
深空探測往往最能體現一個國家的科技創新實力,在這一領域一直都是發達國家獨領風騷 。探月工程一期 、二期的成功實施,充分體現了我國深空探測領域的相關技術取得了整體突破,已經有能力適時開展更遠的行星際探測 。深空探測對航天動力係統提出了更高 、更嚴苛的要求,包括高比衝 、大推力 、多次起動等 。以核熱推進為代表的新概念推進技術成為深空探測的重要選擇,基於核熱推進的載人登火方案的初步論證積極牽引發動機研製單位和反應堆研製單位開展相關預研分析工作 。
2.2.6 以政府牽引為主導,麵向市場探索航天動力發展新引擎
政府的牽引始終是航天動力係統發展最重要的驅動力 。我國新一代運載火箭是國家層麵的重大戰略,極大地推動了我國液體發動機和固體發動機的跨越式發展 。麵對新形勢,航天動力係統迎來了新一輪的發展機遇,這也迫切要求國家層麵出台相關的規劃助力航天發展 。國際範圍內商業航天如火如荼,如何有效利用市場機製 、整合商業資本,探索推動我國航天動力發展的新引擎是當前的另一個重要研究方向 。
3 總結

航天動力係統的發展直接決定著我國航天運輸體係的構建和進出空間的能力 。本文總結了美國 、俄羅斯 、歐洲 、日本 、印度等航天大國和相關組織的航天動力係統發展趨勢,深入分析了相關啟示意義;並根據我國航天運輸係統未來發展需求,提出我國的航天動力係統的需求方向;結合我國航天運輸係統體係規劃和具體國情,進一步闡述對我國航天動力係統發展的思考 。

本文摘自《宇航總體技術》2019年第1期 。作者 ：陳士強,黃輝,邵業濤,黃兵 ；單位 ：北京宇航係統工程研究所 。