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发动机被称为火箭的心脏，而涡轮泵又称作是火箭发动机的心脏。近日，北京宇航推进科技有限公司自主研制的沧龙一号液氧/LNG液体火箭发动机（CL-1）全尺寸涡轮泵完成装配及交付。这标志着沧龙一号发动机研制工作将正式迈入系统级调试和测试阶段。
沧龙一号发动机涡轮泵组件
涡轮泵虽小，但功率巨大。火箭发射几分钟内要燃烧的几百吨燃料，全靠涡轮泵的高速输送。涡轮泵在发动机中的作用是，利用燃气发生器产生的高温高压燃气驱动涡轮旋转然后带动燃料泵和氧化剂泵工作，将火箭或空间飞行器贮箱中的低压（0.3MPa）推进剂增压（约20MPa），并实时输送给燃气发生器和推力室进行燃烧。沧龙一号发动机涡轮泵是一款大吨位双低温同轴涡轮泵，具备深度流量调节能力和高抗气蚀性能，涡轮功率可达到7MW。
公开资料显示，北京宇航推进科技有限公司成立于2018年8月，拥有一支由航天系统和国内外一流专业人才组成的队伍，并组建专家顾问团对技术关键点进行审核把关。在研发、制造与试验等方面拥有扎实的技术功底和丰富的经验。
火箭发动机涡轮泵是啥?
涡轮泵是火箭发动机中唯一的一个高速旋转而又承受高温、极低温、高压和剧烈震动等恶劣环境的关键部件。对此宇航推进在设计时采用了高可靠、低成本、重复使用的设计理念，同时兼顾了重量轻和高性能的指标要求。
涡轮泵主要由诱导轮、离心轮、涡轮、动密封、轴承、轴系支承系统和壳体等组成。轴承和动密封是涡轮泵的核心和关键部件，也是影响液体火箭发动机涡轮泵安全可靠工作的重要环节，摸清轴承的寿命和使用工况以及考核动密封性能与可靠性对发动机以及火箭至关重要。
在涡轮泵内，轴承起支撑轴系结构的作用，并保证足够的回转精度。低温轴承试验的主要目的是为考核轴承在低温环境下加载高速运转，摸清轴承使用边界。
动密封的功能是将两种介质隔离开，防止相遇，避免爆炸的危险，从而保证涡轮泵工作安全可靠。动密封试验的主要目的是考核动密封设计可靠性，获得动密封工作泄漏量。
发动机被称为火箭的心脏，而涡轮泵又称作是火箭发动机的心脏。这个比喻是十分形象的。
首先是它的功能——增压。这和心脏泵血的效果完全一致，不过，比起心脏有规律的跳动挤压，涡轮泵的工作方式更为爆裂：液体火箭发动机是一个不折不扣的吃货。工作几分钟，几百吨的燃料就要消耗掉。因此，涡轮泵的功率不是一般的大，俄罗斯RD-170的涡轮功率有19.2万千瓦；而以我国著名的长征七号火箭为例，它的第一级大约要装450吨煤油和液氧，这450吨燃料要在187秒内用完，也就说它几台发动机的涡轮泵加起来，每秒要喷出2.4吨燃料。假如它是个水泵，它这个输出压力，可以把海面上的水打到5000米高空，直上青藏高原。从工作的强度来看，它是一颗名副其实的钢铁心脏。
第二，是它的地位重要。涡轮泵是液体火箭发动机中高速旋转组件，也是发动机重要组合件中唯一一个高速旋转类机械。据统计，在火箭发动机发生的故障中，约有一半左右发生在涡轮泵中。从这方面看，火箭发动机这个钢铁直男的外表下，藏着的还是一颗玻璃心，不敢受一点伤。也正因为涡轮泵的“脆弱”，火箭发动机工程师对于涡轮泵的改进技术存在着巨大的热情。在制造方面，在涡轮泵制造中应用新技术也是常事，2016年，美国国家航空航天局（NASA）就曾宣布成功的对 3D 打印出的火箭发动机涡轮泵进行了测试，这种涡轮泵使用的燃料为液态甲烷。 允许 NASA 在制造涡轮泵时少使用约 45%的组件，使快速设计、制造和测试两种不同设计的火箭发动机涡轮泵成为可能。
涡轮泵的设计有很多要求:比如，在发动机所有工况下，应满足发动机分配的可靠度要求。同时为保证液体火箭发动机有较小的尺寸和质量，涡轮泵装置应有较小的尺寸和质量。液体火箭发动机涡轮泵在设计时十分强调重量轻和性能高，很多涡轮泵组件被设计成接近于技术发展水平的极限。高转速，就要求有好的轴承；高压力，就要求有好的密封；高效率，就要求有好的叶型；高性能，就要具有高抽吸性能的诱导轮，以减少贮箱的压力和重量。
如何练就一颗“钢铁心脏“
涡轮泵的设计有很多要求:比如，在发动机所有工况下，应满足发动机分配的可靠度要求。同时为保证液体火箭发动机有较小的尺寸和质量，涡轮泵装置应有较小的尺寸和质量。液体火箭发动机涡轮泵在设计时十分强调重量轻和性能高，很多涡轮泵组件被设计成接近于技术发展水平的极限。高转速，就要求有好的轴承；高压力，就要求有好的密封；高效率，就要求有好的叶型；高性能，就要具有高抽吸性能的诱导轮，以减少贮箱的压力和重量。
据悉，CL-1涡轮泵采用了同轴涡轮泵布局方案，各技术创新方案有效地提高了涡轮泵性能和成本优势，产品在生产制造环节大量采用3D打印、特种成型、特种加工工艺，大幅缩短生产周期、降低产品成本，为后续批产奠定了坚实基础。
据悉，CL-1涡轮泵完成了全部地面常温及低温测试试验项目考核，试验结果与设计指标吻合良好，装配全过程工艺质量审核满足技术条件要求，可放行进入半系统试验测试环节。
“沧龙一号”简介
“沧龙一号”液氧甲烷发动机
“沧龙一号” 液氧甲烷发动机单机使用或双机、四机和五机并联，可以提供60吨、120吨、240吨和300吨的起飞推力，可作为运载火箭、可重复使用飞行器等航天运输系统一级的主动力。
发动机主要技术参数：
● 推进剂：LOX/LNG
● 地面额定推力：600kN
● 地面额定点比冲：285s
● 真空比冲：322s
● 变推力范：30%——115%（180kN——690kN）
● 推质比：70
● 发动机具备双向摇摆：±6 °
● 单次任务点火起动次数：不低于3次
● 重复使用次数：50次
● 具备推进剂贮箱自生增压
● 具备健康监测与故障诊断能力（飞行前及飞行过程中自检）
● 具备自主控制能力
原文链接：https://www.xianjichina.com/special/detail_443906.html
来源：贤集网
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