火箭推进
火箭推進
화전추진
JOURNAL OF ROCKET PROPULSION
2004年
2期
54-58
,共5页
火箭发动机%涡轮泵%正反转涡轮%设计
火箭髮動機%渦輪泵%正反轉渦輪%設計
화전발동궤%와륜빙%정반전와륜%설계
一项减少重复成本的主要方法就是限制零件数量和简化机械结构.涡轮泵在火箭发动机总成本中占有很大一部分,大约是30%,因此,理应对涡轮泵进行设计简化.对于可贮存的液氧/烃或者液氧/甲烷火箭发动机,把涡轮泵设计成一轴化是有价值的.然而,对于液氧/液氢发动机,由于两推进剂密度之间存在着巨大的差异,因此,最佳方案就是燃料泵和氧化剂泵分别采用不同的转速驱动.在这种方案中,可以仅用一个涡轮来带动液氧和液氢泵,不过两泵之间要通过齿轮来传递转速,例如HM7或RL10发动机就是这样的结构.但是,齿轮在低温环境中的工作是不可靠的,此外,成本和重量也是问题,带有齿轮的涡轮泵适用于低推力发动机,为低功率涡轮泵.目前,低温火箭发动机推力室通常采用两个独立的涡轮泵来供应推进剂,一个涡轮泵是供应液氢,另一个供应液氧(某些俄罗斯的发动机除外).可以采用正反转涡轮,使得氧化剂泵和燃料泵处于单一壳体内.该正反转涡轮设计的约束条件如下:每个转子必须按所需转速驱动相应的泵;每个转子必须传递驱动泵的功率;必须对轴向载荷进行监测,以免轴向推力轴承过载.设计的自由度包括转子半径和涡轮的压力叶栅.本文给出正反转涡轮一个简单的一维理论,考虑了每个转子半径的不同,并对一组同一规格的两个轴流涡轮与正反转涡轮进行了比较.
一項減少重複成本的主要方法就是限製零件數量和簡化機械結構.渦輪泵在火箭髮動機總成本中佔有很大一部分,大約是30%,因此,理應對渦輪泵進行設計簡化.對于可貯存的液氧/烴或者液氧/甲烷火箭髮動機,把渦輪泵設計成一軸化是有價值的.然而,對于液氧/液氫髮動機,由于兩推進劑密度之間存在著巨大的差異,因此,最佳方案就是燃料泵和氧化劑泵分彆採用不同的轉速驅動.在這種方案中,可以僅用一箇渦輪來帶動液氧和液氫泵,不過兩泵之間要通過齒輪來傳遞轉速,例如HM7或RL10髮動機就是這樣的結構.但是,齒輪在低溫環境中的工作是不可靠的,此外,成本和重量也是問題,帶有齒輪的渦輪泵適用于低推力髮動機,為低功率渦輪泵.目前,低溫火箭髮動機推力室通常採用兩箇獨立的渦輪泵來供應推進劑,一箇渦輪泵是供應液氫,另一箇供應液氧(某些俄囉斯的髮動機除外).可以採用正反轉渦輪,使得氧化劑泵和燃料泵處于單一殼體內.該正反轉渦輪設計的約束條件如下:每箇轉子必鬚按所需轉速驅動相應的泵;每箇轉子必鬚傳遞驅動泵的功率;必鬚對軸嚮載荷進行鑑測,以免軸嚮推力軸承過載.設計的自由度包括轉子半徑和渦輪的壓力葉柵.本文給齣正反轉渦輪一箇簡單的一維理論,攷慮瞭每箇轉子半徑的不同,併對一組同一規格的兩箇軸流渦輪與正反轉渦輪進行瞭比較.
일항감소중복성본적주요방법취시한제령건수량화간화궤계결구.와륜빙재화전발동궤총성본중점유흔대일부분,대약시30%,인차,리응대와륜빙진행설계간화.대우가저존적액양/경혹자액양/갑완화전발동궤,파와륜빙설계성일축화시유개치적.연이,대우액양/액경발동궤,유우량추진제밀도지간존재착거대적차이,인차,최가방안취시연료빙화양화제빙분별채용불동적전속구동.재저충방안중,가이부용일개와륜래대동액양화액경빙,불과량빙지간요통과치륜래전체전속,례여HM7혹RL10발동궤취시저양적결구.단시,치륜재저온배경중적공작시불가고적,차외,성본화중량야시문제,대유치륜적와륜빙괄용우저추력발동궤,위저공솔와륜빙.목전,저온화전발동궤추력실통상채용량개독립적와륜빙래공응추진제,일개와륜빙시공응액경,령일개공응액양(모사아라사적발동궤제외).가이채용정반전와륜,사득양화제빙화연료빙처우단일각체내.해정반전와륜설계적약속조건여하:매개전자필수안소수전속구동상응적빙;매개전자필수전체구동빙적공솔;필수대축향재하진행감측,이면축향추력축승과재.설계적자유도포괄전자반경화와륜적압력협책.본문급출정반전와륜일개간단적일유이론,고필료매개전자반경적불동,병대일조동일규격적량개축류와륜여정반전와륜진행료비교.
