395 / 2021-06-15 14:33:40

可重复使用火箭涡轮泵的液磁复合支撑技术研究

       液体运载火箭的回收及重复使用可以显著降低单次发射成本，对大规模高频率太空活动的开展有重要推动的作用。作为心脏动力源的高速涡轮泵在火箭系统回收后能否实现真正的免维护可重复使用，是决定发射成本的最要害环节。航天部门的实践经验表明滚动轴承、端面机械密封等摩擦副是制约现役火箭涡轮泵多次启停、重复使用的核心因素。

      本文首先系统梳理了主要航天强国为突破现役滚动轴承极限DN值所开展的新型轴承研究，如法国国家宇航局采用静压液膜轴承方案的TPX液氢涡轮泵验证机项目，分析指出这些轴承方案应用于火箭涡轮泵的局限性。然后，介绍了本课题组近年来所提出的液磁复合支撑设计思路，借助火箭涡轮泵天然低温液体环境，综合超导磁场静态悬浮特性和流场的动力学优势，研发启停磨损特性及高速振动稳定性综合较优的新型支撑件。最后，通过超导磁液复合轴承、超导磁液复合机械密封等具体案例的研究，从理论及试验层面验证了磁液复合支撑设计的可行性及优越性。相关研究对促进我国下一代可重复使用火箭涡轮泵的发展有参考价值。