IT之家 3 月 10 日消息，據(jù)中國航天科技集團消息，2023 年 3 月，由中國航天科技集團六院八〇一所自主研制的基于氦氙混合工質(zhì)的空間閉式布雷頓熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，順利進行了多次系統(tǒng)級熱試車。
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結(jié)合多參數(shù)聯(lián)調(diào)完成了系統(tǒng)深度變工況運行，成功實現(xiàn)了百千瓦內(nèi)多能級電功率輸出，是我國目前空間閉式布雷頓循環(huán)熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的最大發(fā)電功率，取得了里程碑式的重大突破，這標志著八〇一所空間熱電轉(zhuǎn)換技術已達到國際先進水平。
▲ 高功率發(fā)電時的高溫渦輪組件，圖源中國航天科技集團六院八〇一所，下同
據(jù)介紹，基于閉式布雷頓循環(huán)的空間核電轉(zhuǎn)換技術是空間動力領域十分重要的發(fā)展方向，通過渦輪將核反應堆內(nèi)高溫、高壓氣體轉(zhuǎn)化為軸功率，在驅(qū)動壓氣機維持氣體循環(huán)的同時，利用盈余軸功率驅(qū)動高速電機向外輸出電能，具有高效、高功率密度的巨大優(yōu)勢，對于未來空間拖船、軌道轉(zhuǎn)移飛行器、深空探測任務和星表能源站建設意義重大。美國、俄羅斯等國家已先我國一步開始空間核動力系統(tǒng)及部件的設計研發(fā)工作，目前在百千瓦及以上功率等級均推舉基于閉式布雷頓循環(huán)熱電轉(zhuǎn)換的空間核電推進方案。
▲ 基于閉式布雷頓循環(huán)的空間核電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)
我國在核電推進領域起步較晚，且空間閉式布雷頓循環(huán)熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)因受到空間環(huán)境的影響，在散熱處理、軸系設計、系統(tǒng)集成、控制策略、選材制造等多方面都與地面布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)存在著較大的差異和更高挑戰(zhàn)，因而同時具有研發(fā)周期長、學科跨度大、技術難度高的特點，多項技術空白亟待填補。
▲ 基于閉式布雷頓循環(huán)的核電推進系統(tǒng)結(jié)構
通過技術融合與協(xié)同創(chuàng)新，研發(fā)團隊在空間布雷頓熱電轉(zhuǎn)換技術上取得了多項技術突破，極大填補了國內(nèi)空間核能應用的發(fā)展空白，有力推動了空間核電轉(zhuǎn)換技術的工程化研制進程，為盡早實現(xiàn)核動力飛行器的在軌應用奠定了堅實基礎。
能源和動力，是決定人類空間活動自由的最關鍵因素。此次百千瓦級空間布雷頓循環(huán)熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的成功研制，是我國空間核動力領域關鍵技術攻關的重要成果，代表著我國在該技術領域向世界領先水平邁進。屆時，我們對于太空的探索將進入全新的維度。該項技術還可以拓展應用至地面移動電站、極地 / 深海能源站、特種船舶動力等領域。
▲ 空間核動力飛船的在軌運行概念圖
IT之家注：中國航天科技集團公司第六研究院第八〇一研究所是我國唯一專業(yè)從事空間推進系統(tǒng)和中、小推力姿軌控液體火箭發(fā)動機研發(fā)的航天高科技專業(yè)研究所，產(chǎn)品涉及運載火箭、衛(wèi)星、載人航天、導彈武器和深空探測等領域，該所從 1965 年開始從事航天型號推進系統(tǒng)的研制工作，研制的產(chǎn)品在“神舟”飛船、“嫦娥”衛(wèi)星和“天宮”飛行器中進行了成功應用，為我國航天事業(yè)大發(fā)展作出了重大貢獻。
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