本技術具體涉及一種全流量分級燃燒液體火箭發(fā)動機技術。

背景技術：

1、渦輪泵作為運載火箭發(fā)動機的核心組件，由渦輪帶動泵，對從貯箱中來的低壓液體推進劑組元進行增壓，并按發(fā)動機系統(tǒng)要求的參數(shù)把推進劑輸送到主推力室。運載火箭中使用液氧、甲烷作為推進劑，具有高比沖、低成本、使用維護方便的特點，而被廣泛應用。

2、例如申請?zhí)枮?022207609631專利，提供的一種多噴管液氧甲烷發(fā)動機系統(tǒng)，至少包括：氧泵、甲烷泵、與所述氧泵和甲烷泵連通的渦輪、以及分別與所述氧泵和所述甲烷泵連通的多個推力室；

3、上述專利渦輪的另一端通過管路分別與氧泵和甲烷泵直接連通，以利用渦輪為氧泵和甲烷泵增壓，以便于泵中的氧和甲烷被供應到各推力室；

4、上述專利甲烷泵中的甲烷經(jīng)過甲烷輸出副管路供應至燃氣發(fā)生器，氧泵中的氧通過氧輸出副管路供應至燃氣發(fā)生器，氧和甲烷混合后在燃氣發(fā)生器內(nèi)燃燒并驅(qū)動渦輪開始轉(zhuǎn)動，渦輪還設有排氣管，用于將廢氣排出。

5、上述專利存在以下不足：

6、一個渦輪驅(qū)動氧泵和甲烷泵增壓，容易出現(xiàn)渦輪的扭矩不足，影響火箭的性能；

7、低溫的液態(tài)氧和液態(tài)甲烷直接輸入各推力室，低溫液體燃燒，容易出現(xiàn)燃燒不充分，造成部分能量流失從而導致火箭效率不高；

8、推動渦輪轉(zhuǎn)動的可燃氣體通過排氣管排出，造成部分能量流失，影響發(fā)動機效率。

9、燃氣發(fā)生器內(nèi)燃燒并驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)動，但燃燒產(chǎn)生的軸向力使渦輪承受軸向載荷，如果設計不合理，容易導致軸系碰磨故障或軸承損壞的故障。因此需要很多組件去平衡軸向預緊力以保證渦輪和轉(zhuǎn)軸穩(wěn)定順時針或逆時針轉(zhuǎn)動，因此使得渦輪泵結構復雜，成本昂貴。

技術實現(xiàn)思路

1、本實用新型為克服上述情況不足，旨在提供一種能解決上述問題的技術方案。

2、一種全流量分級燃燒液體火箭發(fā)動機的渦輪泵，包括：共軸以及依次套設于共軸的富氧渦輪、氧泵、煤油泵、富燃渦輪；所述氧泵和所述煤油泵設置在所述富氧渦輪和所述富燃渦輪之間；

3、所述富氧渦輪包括富氧殼體、富氧葉盤和富氧預燃室；所述富氧葉盤設置于富氧殼體內(nèi)并與共軸一軸端固定連接；所述富氧殼體靠近氧泵一側(cè)安裝有富氧密封軸套和富氧主軸承，所述富氧密封軸套的內(nèi)圈和所述富氧主軸承的內(nèi)圈轉(zhuǎn)動連接共軸；所述富氧殼體設有富氧進氣管，富氧進氣管與富氧預燃室連通；所述富氧葉盤設置于富氧預燃室輸出端；所述富氧殼體末端設有連通了推力室的富氧排氣口；所述富氧預燃室采用sx500合金特種材料制造；

4、所述氧泵包括氧泵泵體、氧泵誘導輪和氧泵離心輪；所述氧泵誘導輪和所述氧泵離心輪通過花鍵與共軸連接并傳遞扭矩，所述氧泵泵體在靠近煤油泵的一側(cè)與共軸之間設有氧泵軸承和氧泵密封軸套，所述氧泵軸承內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動套設在共軸上；在氧泵誘導輪和氧泵密封軸套之間的氧泵泵體開設有液氧入口；氧泵輸出端連通了富氧進氣管；

5、所述煤油泵包括煤油泵泵體、煤油入口、煤油泵誘導輪和煤油泵離心輪；所述煤油入口位于煤油泵泵體的前端；所述煤油泵誘導輪和煤油泵離心輪均套設于共軸上并通過花鍵連接傳遞扭矩，煤油泵誘導輪和煤油泵離心輪固定連接，煤油泵泵體貼近氧泵泵體一側(cè)設有煤油泵軸承和煤油泵密封軸套，所述煤油泵軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動連接共軸；

6、所述富燃渦輪包括富燃殼體、富燃葉盤和富燃預燃室；富燃殼體設有富燃進氣管和富燃排氣口，所述富燃進氣管連通了煤油泵輸出端和富燃預燃室，所述富燃葉盤設于富燃預燃室與富燃排氣口之間，并且與共軸的另一軸端固定連接；

7、所述氧泵還設有氧輸出副管，所述氧輸出副管另外一端連通富燃預燃室內(nèi)腔；所述煤油泵設有煤油輸出副管，所述煤油輸出副管另外一端連通富氧預燃室內(nèi)腔；

8、優(yōu)選的，所述富燃殼體連接煤油泵一側(cè)設有富氧密封軸套和富氧主軸承，富燃密封軸套內(nèi)圈和富燃主軸承內(nèi)圈分別套設于共軸上；

9、優(yōu)選的，所述煤油泵誘導輪外套設有煤油泵導流套，煤油泵離心輪的進口側(cè)與煤油泵殼體之間設有煤油泵離心輪密封環(huán)；

10、優(yōu)選的，所述共軸兩端分別加工為臺階設置，所述富氧葉盤和所述富燃葉盤分別貼近兩端臺階并通過花鍵連接共軸，通過兩個軸端螺絲固定富氧葉盤和富燃葉盤；

11、優(yōu)選的，所述氧泵誘導輪外套設有氧泵導流套，氧泵離心輪的進口側(cè)與氧泵殼體之間設有氧泵離心輪密封環(huán)；

12、優(yōu)選的，所述氧泵密封軸套和所述煤油泵密封軸套之間沿軸向?qū)ΨQ開設有氧泵吹除入口和氧泵吹除出口。

13、與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的優(yōu)點是：

14、兩個渦輪通過共軸傳遞足夠的扭矩來驅(qū)動氧泵和煤油泵，使雙泵快速增大泵壓，保證發(fā)動機的性能；

15、兩個預燃室分別將煤油或液氧加熱，形成可燃氣體或助燃性氣體，并將可燃氣體或助燃性氣體輸送到火箭推力室燃燒，氣體混合燃燒是較為高效的燃燒方式，因此，全流量分級燃燒液體火箭發(fā)動機比現(xiàn)有技術的效率高；

16、使用一個共軸驅(qū)動，使得燃料和氧化劑的流量和揚程始終成一定的比例，便于充分燃燒，進一步提高了本實用新型的效率；

17、高效的全流量分級燃燒液體火箭發(fā)動機，減少了火箭需要攜帶的液氧和液體燃料，減輕了火箭整體重量、減少火箭發(fā)射成本。

18、兩個預燃室內(nèi)的燃燒分別對兩個渦輪產(chǎn)生相反的軸向力，使兩個渦輪的軸向力自平衡，保證了渦輪和共軸不承受額外的軸向負載，相比現(xiàn)有技術，本實用新型結構簡單，降低了制造的成本。

19、本實用新型的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

技術特征：

1.一種全流量分級燃燒液體火箭發(fā)動機的渦輪泵，其特征在于，包括：共軸以及依次套設于共軸的富氧渦輪、氧泵、煤油泵、富燃渦輪；所述氧泵和所述煤油泵設置在所述富氧渦輪和所述富燃渦輪之間；

2.根據(jù)權利要求1所述的全流量分級燃燒液體火箭發(fā)動機的渦輪泵，其特征在于，所述富燃殼體連接煤油泵一側(cè)設有富氧密封軸套和富氧主軸承，富燃密封軸套內(nèi)圈和富燃主軸承內(nèi)圈分別套設于共軸上。

3.根據(jù)權利要求2所述的全流量分級燃燒液體火箭發(fā)動機的渦輪泵，其特征在于，所述煤油泵誘導輪外套設有煤油泵導流套，煤油泵離心輪的進口側(cè)與煤油泵殼體之間設有煤油泵離心輪密封環(huán)。

4.根據(jù)權利要求1所述的全流量分級燃燒液體火箭發(fā)動機的渦輪泵，其特征在于，所述共軸兩端分別加工為臺階設置，所述富氧葉盤和所述富燃葉盤分別貼近兩端臺階并通過花鍵連接共軸，通過兩個軸端螺絲固定富氧葉盤和富燃葉盤。

5.根據(jù)權利要求1所述的全流量分級燃燒液體火箭發(fā)動機的渦輪泵，其特征在于，所述氧泵誘導輪外套設有氧泵導流套，氧泵離心輪的進口側(cè)與氧泵殼體之間設有氧泵離心輪密封環(huán)。

6.根據(jù)權利要求5所述的全流量分級燃燒液體火箭發(fā)動機的渦輪泵，其特征在于，所述氧泵密封軸套和所述煤油泵密封軸套之間沿軸向?qū)ΨQ開設有氧泵吹除入口和氧泵吹除出口。

技術總結
本技術公開了一種全流量分級燃燒液體火箭發(fā)動機的渦輪泵，包括共軸以及依次套設于共軸的富氧渦輪、氧泵、煤油泵、富燃渦輪；所述富氧預燃室采用SX500合金特種材料制造；兩個渦輪通過共軸傳遞足夠的扭矩來驅(qū)動氧泵和煤油泵，使雙泵快速增大泵壓，保證發(fā)動機的性能；兩個預燃室分別將煤油或液氧加熱，形成可燃氣體或助燃性氣體，并將可燃氣體或助燃性氣體輸送到火箭推力室燃燒，氣體混合燃燒是較為高效的燃燒方式；使用一個共軸驅(qū)動，使得燃料和氧化劑的流量和揚程始終成一定的比例，便于充分燃燒，進一步提高了本技術的效率；兩個預燃室內(nèi)的燃燒分別對兩個渦輪產(chǎn)生相反的軸向力，使兩個渦輪的軸向力自平衡，保證了渦輪和共軸不承受額外的軸向負載，相比現(xiàn)有技術，本技術結構簡單，降低了制造的成本。

技術研發(fā)人員：請求不公布姓名
受保護的技術使用者：深圳馭龍航天科技有限公司
技術研發(fā)日：20240529
技術公布日：2024/11/28