小高径比多喷嘴涡轮泵的研究
高性能和高可靠性的超高速燃气涡轮泵是超高速整体式燃气液压能源伺服系统性能和可靠性的基础,涡轮泵堪称该伺服系统的”心脏”,而涡轮转子又是涡轮泵的核心部件,处于大负荷、高温、高转速条件下工作,是环境条件最严酷的地方.这就对所选用的材料提出了非常苛刻的要求,转子材料问题一直是制约大功率级超高速涡轮泵发展的瓶颈问题.经过对涡轮叶片进行详细的动、静强度分析和振动分析,提出了小高径比多喷嘴涡轮的设计方法.针对超高速涡轮泵的瓶颈问题，对涡轮叶片进行了有限元强度计算和静、动强度分析，提出一种叶片优化设计改进方法，并通过多次研究性试验和专项试验考核。主要结论如下：小高径比多喷嘴涡轮泵通过转子叶片高度的优化技术，使叶片根部的应力降低了32％，从而大大提高了转子的疲劳寿命和工作可靠性，小高径比多喷嘴涡轮泵通过提高转子的工作可靠性采用成熟材料，避开了某型高温合金的艰难课题，解决了以往大功率级涡轮泵的瓶颈问题，意义深远。小高径比多喷嘴涡轮泵通过提高转子叶片中径、采用多喷嘴技术，在输入气源功率相同情况下，使涡轮泵的输出功率提高了31%。计算分析表明，缩短叶片长度、增大叶片中径的优化方法，不但可以有效避免谐振的发生，而且可以提高叶片的动、静强度余量。经多次试验考核验证了该方法的正确性、可行性、有效性。
运载火箭 超高速涡轮泵 转子材料 疲劳寿命 工作可靠性
张淑敏 胡丽国 朱凤琦 杨绪钊 焦竞仪
中国运载火箭技术研究院第18研究所 北京100076
国内会议
北京
中文
157-163
2013-10-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）