核热驱动单级入轨航天飞机构型设计

该构型面向未来低成本天地往返运输场景设计，核心定位为可重复使用的单级入轨运载平台，能够在不依赖多级助推分离的前提下，完成从地面水平起飞、穿越大气层进入近地轨道、再入返回后水平着陆的全流程任务，可覆盖近地轨道载荷投送、轨道在轨服务、深空探测任务中转发射、跨大气层高速点对点运输等多个应用场景，相比传统一次性运载火箭与带助推器的航天飞机，能够大幅压缩天地往返的任务准备周期，降低单次发射的综合成本，同时规避多级分离带来的故障风险。该设计的核心思路围绕核热吸气式组合推进方案展开，在大气层内飞行阶段，推进系统直接吸入大气作为工质，利用核反应堆核心产生的高温热量对来流工质进行加热膨胀，高速喷出产生推力，无需携带额外的氧化工质，大幅降低起飞阶段的推进剂携带量；当飞行高度超出大气层范围后，系统切换为闭式核热火箭工作模式，利用自带的低分子量工质经核热加热后喷出产生推力，满足轨道飞行与入轨的推力需求，整套推进方案的比冲性能远高于传统化学能火箭发动机，是支撑单级入轨能力实现的核心基础。外形设计上采用大后掠三角翼融合体布局，翼身融合的曲面过渡能够有效降低高超声速飞行阶段的激波阻力，同时提升机身内部的容积利用率，为核反应堆核心、推进剂储箱、航电系统、载荷舱预留充足的布置空间；尖锐的锥形机头设计能够优化高超声速飞行状态下的机头驻点热流分布，降低再入阶段的热防护压力；单垂尾配合翼身融合体的航向稳定设计，能够覆盖从亚声速起飞着陆到高超声速巡航、再入返回的全飞行包线的航向稳定性需求；尾部并列布置的多台推进喷管，能够通过推力差配合气动舵面完成全飞行阶段的姿态控制，无需额外设置大量姿态控制发动机，进一步降低系统复杂度。在安装边界与尺寸适配层面，该构型的整体尺寸参考现役中型航天运载平台设计，机身长度、翼展参数能够适配现有大型机场的跑道起降要求，地面滑跑起降的轮距、起落架布局能够兼容现有民用机场的滑行道、停机位尺寸标准；机身内部的载荷舱尺寸能够满足主流近地轨道卫星、在轨补给物资的装载需求，核反应堆核心采用模块化隔离设计，在机身中部设置独立的屏蔽防护舱段，将反应堆辐射对航电系统、乘员舱（若后续衍生载人版本）的影响控制在安全阈值内；推进剂储箱采用共底布局设计，充分利用翼身融合体的内部截面空间，在控制机身整体外径的前提下最大化推进剂携带量，保证整机的推重比能够满足单级入轨的动力需求。目前该构型为概念方案阶段的不完全模型，重点呈现了整机的气动外形与核心推进系统的布置逻辑，可作为空天运输领域概念方案论证、气动布局仿真验证、核热推进系统集成设计的参考基础，后续可进一步细化热防护系统、起落架结构、航电管路、载荷舱接口等细节设计，推动概念方案向工程化应用落地。