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World File Search System涡轮泵
文章 可重复使用火箭发动机应用的涡轮泵参数建模和可靠性评估
摘要：现代可重复使用发射器的发展，例如采用 LOX/LCH4 Prometheus 发动机的 Themis 项目、采用 LOX/LH2 RSR2 发动机的可重复使用 VTVL 发射器第一级演示器的 CALLISTO 以及采用 Merlin 1D 发动机的 SpaceX 猎鹰 9 号，都凸显了对先进控制算法的需求，以确保发动机的可靠运行。这些发动机的多次重启能力对节流阀提出了额外的要求，需要扩展控制器有效性域，以便在各种操作状态下安全地实现低推力水平。这种能力也增加了部件故障的风险，尤其是当发动机参数随着任务概况而变化时。为了解决这个问题，我们的研究使用多物理系统级建模和仿真，特别关注涡轮泵部件，评估了可重复使用火箭发动机 (RRE) 及其子部件在不同故障模式下的动态可靠性。使用 EcosimPro-ESPSS 软件（版本 6.4.34）进行的瞬态条件建模和性能分析表明，涡轮泵组件在标称条件下保持高可靠性，涡轮叶片即使在变化的热负荷和机械负荷下也表现出显著的疲劳寿命。此外，提出的预测模型估计了关键部件的剩余使用寿命，为提高可重复使用火箭发动机中涡轮泵的寿命和可靠性提供了宝贵的见解。本研究采用确定性、热相关结构模拟，关键控制目标包括燃烧室压力和混合比的最终状态跟踪以及操作约束的验证，以 LUMEN 演示发动机和 LE-5B-2 发动机为例。
使用多维热工水力学和无量纲涡轮泵进行核热推进分析的综合稳态系统包
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LE-X发动机涡轮泵开发
1986 年 8 月发射的 HI 运载火箭的第二级配备了日本第一台液氧液氢发动机 LE-5。该发动机采用的涡轮泵由 IHI 制造。随后的 24 年里，HI 运载火箭被 H-II、H-IIA 和 H-IIB 取代，发动机则被 LE-5A、LE-5B、LE-7 和 LE-7A 取代。IHI 一直与日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 签订合同，负责所有涡轮泵的设计和制造。JAXA 和制造商目前正联合研究 LE-X 发动机 (1) 的开发，因为他们认识到需要开发能够提供未来可重复使用和载人运载火箭的功能和性能的助推发动机，并提供更高的可靠性以确保国际竞争力。图 1 显示了 LE-X 发动机的外部图。 LE-X 发动机使用液氧和液氢作为推进剂，显著提高了由简单而强大的发动机循环（称为膨胀机排气循环）提供的冲量。（2）图 2 显示了 LE-X 发动机循环。由于在膨胀机排气循环中不使用燃烧气体来驱动发动机的涡轮机，因此发动机输出仅逐渐变化，这意味着发生灾难的可能性极低。鉴于此，膨胀机排气循环被认为天生就适合用于未来的载人运输系统。本文介绍了 LE-X 发动机的基本规格以及 IHI 设计的涡轮泵的技术特点。