液体火箭涡轮泵结构设计 [文档在线提供]

旋转喷嘴
一、涡轮结构设计的基本特性
涡轮泵的基本工作参数是由动力装置根据其任务提出来的。要满足这些参数要求和提高涡轮泵的参数,需要完善的和可靠的结构设计来保证。这就需要对涡轮泵的结构特性和配置方案从设计、工艺及材料诸方面进行深入的研究,需针对发动机的结构特点以及推进剂的种类等进行优化设计,选择最佳的结构方案。
二、涡轮泵装置的配置方案
涡轮泵在发动机中的配置应能保证由贮箱至泵、至燃气发生器、至发动机推力室的管路以及将工质供入涡轮的导管具有最佳的流体动力学特性。涡轮泵的配置、扭矩传递方案、泵和涡轮的类型对涡轮泵的装置结构有很大影响。
涡率传递(给一个或多个推进剂泵)的设计方案或集合布局有好多种,部分在图1中示意的画出了。如果发动机推进剂的密度比较接近,则燃料泵和氧化剂泵的轴转速也比较接近,两种泵可以安置在同一轴上,由单个涡轮驱动。如果泵的最佳转速和涡轮最佳转速之间不匹配,为了减轻死重、减少涡轮燃气质量,可在它们的轴之间设置齿轮变速箱。但是为了避免复杂的齿轮箱,在这里牺牲了效率和驱动涡轮的推进剂量,而采用直接传动的方式。
在所有单转子涡轮泵中,结构最简单、可靠性较高的是悬臂配置的冲压式涡轮的单轴式涡轮泵(图一各种涡轮泵设计布局简要示意图a)。这种配置可以简化燃料泵的密封装置,这对自然推进剂很重要;而氧化剂泵的轴向入口有助于提高泵的抗气蚀性能。在补燃发动机中,当采用反力式向心涡轮时,悬臂式配置便成为唯一可行的方案。悬臂式涡轮可减轻涡轮入口和出口的质量,是结构紧凑。同时可排除由于温度变形和加工精度不够高对轴承工作的影响,排除对远离涡轮的氧化剂泵的热影响。
需要指出的是,实际上在影响涡轮泵配置方案选择的诸因素中,许多项是相互矛盾的。因此,不能只考虑某一因素,而需要针对各飞行器任务对主要的火箭发动机组件,主要准则(高性能或高效率、最小质量、高可靠性以及低成本)进行权衡和择优,同时将结构简单、工艺性好、涡轮泵及整个动力装置的质量最小作为基本标准,才能获得良好的机构设计。

本文发布于:2024-09-22 06:44:30,感谢您对本站的认可!

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