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第５１卷第２期火箭推进Ｖｏｌ.５１ꎬＮｏ.２

２０２５年４月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＲＯＣＫＥＴＰＲＯＰＵＬＳＩＯＮＡｐｒ２０２５

ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７２￣９３７４.２０２５.０２.００３

空间布雷顿发电设备多机并联系统变负载特性分析

１ꎬ２ꎬ３１ꎬ２ꎬ３１ꎬ２ꎬ３１ꎬ２ꎬ３１ꎬ２ꎬ３

薛翔ꎬ唐志鹏ꎬ王浩明ꎬ陈金利ꎬ王园丁

(１.上海空间推进研究所ꎬ上海２０１１１２ꎻ２.上海空间发动机工程技术研究中心ꎬ上海２０１１１２ꎻ

３.空间高效能推进技术及应用全国重点实验室ꎬ上海２０１１１２)

摘要:基于闭式布雷顿循环的空间热电转换方案可以满足航天器的大功率用电需求ꎬ并且通常

会采用多套布雷顿发电机组并联同一个反应堆热源的形式来进一步提高功率密度ꎮ基于核心部

件的三维仿真性能结果ꎬ借助ＡＭＥＳｉｍ软件对循环系统各主部件完成了模块化动态建模ꎬ进而构建

出一套完整的布雷顿发电设备四机并联系统ꎬ包括反应堆以及４个并联的布雷顿循环回路ꎮ通过

对热源温度、系统压力、旋转部件转速变化等典型变负载调节过程进行了动态仿真ꎬ获得了该类型

空间热电转换多机并联系统的变负载基本特性ꎮ通过改变温度或压力参数进行变负载调节ꎬ在额

定运行状态下温度改变会正向影响系统发电功率ꎬ压力改变则会反向影响系统发电功率ꎬ且压力

降低幅度过大会导致系统部件超温运行ꎮ若通过不同回路旋转部件转速差异来调节空间角动量ꎬ

转速差需要控制在一定范围内ꎬ以防止转子超转和压气机喘振ꎮ

关键词:空间热电转换ꎻ闭式布雷顿循环ꎻ多机并联ꎻ变负载特性

中图分类号:Ｖ４７６.２文献标志码:Ａ文章编号:１６７２￣９３７４(２０２５)０２￣００２１￣０９

Ｖａｒｉａｂｌｅｌｏａｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆａｐａｒａｌｌｅｌｓｙｓｔｅｍ

ｗｉｔｈｍｕｌｔｉｐｌｅｓｐａｃｅＢｒａｙｔｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ

１ꎬ２ꎬ３１ꎬ２ꎬ３１ꎬ２ꎬ３１ꎬ２ꎬ３１ꎬ２ꎬ３

ＸＵＥＸｉａｎｇꎬＴＡＮＧＺｈｉｐｅｎｇꎬＷＡＮＧＨａｏｍｉｎｇꎬＣＨＥＮＪｉｎｌｉꎬＷＡＮＧＹｕａｎｄｉｎｇ

(１.ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｐａｃｅＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎꎬＳｈａｎｇｈａｉ２０１１１２ꎬＣｈｉｎａꎻ

２.ＳｈａｎｇｈａｉＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＳｐａｃｅＥｎｇｉｎｅꎬＳｈａｎｇｈａｉ２０１１１２ꎬＣｈｉｎａꎻ

３.ＳｔａｋｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＳｐａｃｅＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎꎬＳｈａｎｇｈａｉ２０１１１２ꎬＣｈｉｎａ)

Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｅｓｐａｃｅｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｌｏｓｅｄＢｒａｙｔｏｎｃｙｃｌｅｃａｎｍｅｅｔｔｈｅ

ｈｉｇｈ￣ｐｏｗｅｒｐｏｗｅｒｄｅｍａｎｄｏｆｓｐａｃｅｃｒａｆｔꎬａｎｄｕｓｕａｌｌｙｔｈｅｆｏｒｍｏｆｍｕｌｔｉｐｌｅＢｒａｙｔｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎ

ｐａｒａｌｌｅｌｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅｒｅａｃｔｏｒｈｅａｔｓｏｕｒｃｅｗａｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｆｕｒｔｈｅｒｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｏｗｅｒｄｅｎｓｉｔｙ.Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅ

ｔｈｒｅｅ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｃｏｒｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓꎬ