液体火箭发动机涡轮泵结构设计

该涡轮泵作为液体火箭发动机的核心增压输送部件，主要应用于航天运载火箭、轨道航天器的液体推进系统中，承担着为燃烧室输送高压推进剂的关键作用，是决定发动机推力输出与工作稳定性的核心组件。在实际航天发射任务场景中，涡轮泵需要在极短的工作周期内，将贮箱内的液体燃料与氧化剂分别增压至燃烧室要求的工作压力，保证推进剂能够以稳定的流量、精准的混合比进入推力室完成燃烧，为火箭提供起飞、入轨各阶段所需的推力。从功能特性来看，该涡轮泵采用涡轮与泵体共轴集成的紧凑布局，一侧的涡轮段通过高温燃气驱动实现高速旋转，带动另一侧的离心泵叶轮同步运转，完成推进剂的抽吸与增压；泵体集成了多组密封结构、流体导流通道与安装接口，能够同时适配双组元推进剂的独立输送需求，避免不同推进剂在泵内发生接触泄漏，同时壳体上设置的多组连接法兰、管路接口可直接对接发动机的推进剂主管路、冷却回路与控制管路，外部的把手结构则满足总装环节的吊装、转运与检修操作需求。在设计思路上，该结构充分考虑了航天动力系统的严苛工况要求，整体采用一体化集成设计减少分体连接带来的结构重量与泄漏风险，流道经过流体仿真优化以降低高速流体的压损与湍流扰动，转子部件做了动平衡适配设计以适应每分钟数万转的超高转速工况，壳体的加强筋与凸台结构在保证结构强度耐受高压载荷的同时，尽可能压缩整体体积与结构重量，匹配箭体内部的安装空间约束。从安装边界来看，该涡轮泵整体采用轴向布局，两端的法兰接口为主要安装定位基准，侧面的管路接口沿周向有序排布，预留的安装间隙可满足周边管路、传感器与隔热组件的布置需求，整体外形紧凑无突出冗余结构，能够适配发动机舱段的狭小安装空间，安装时可通过侧面的吊装结构完成精准对位，保证与上下游组件的同轴度要求，避免高速运转时产生额外振动载荷。