摘要：针对重复使用液体火箭发动机涡轮泵,设计了试验用流体静压轴承,利用不可压层流润滑雷诺方程的线性性质,对轴承液膜压力进行数值求解,计算分析了分别采用水和液氮作为润滑介质时,轴承的承载力和流量特性与偏心率和供给压力的关系;进行了轴承的节流孔流量特性和水润滑试验。结果表明:静压轴承短孔(非典型小孔)节流器的流量系数远超出常用的小孔节流器流量系数的参考范围;在相同的工况下,数值计算得到的水润滑和液氮润滑静压轴承的质量流量相差很小;高速水润滑试验中,主轴在轴承中浮起后的位置主要由供给压力决定,在0~30000 r/min的转速范围内轴承没有明显的动压效应;数值计算和试验结果均表明静压轴承的质量流量与偏心率基本无关。水和液氮润滑静压轴承性能数值计算和水润滑试验结果为进一步的液氮低温润滑试验奠定了基础。

摘要：针对流体静压轴承在液体火箭发动机涡轮泵中的设计和应用,以现有的滚动轴承支承的涡轮泵转子为应用对象,提出流体静压轴承的参数设计思路,采用粒子群优化算法设计得到支承刚度最大化的轴承结构参数组合,并计算分析所设计轴承的性能以及轴承-转子系统的动力学特性。分析表明:优化设计得到流体静压轴承的承载力和支承刚度可以满足要求,但轴承总流量达泵流量的21%,这会显著降低涡轮泵的总体效率;仅将滚动轴承改为流体静压轴承,而不改变其他结构或布局,转子的稳定性不能满足要求;涡轮泵流体静压轴承转子系统设计时应尽量将轴承布置在转子位移较大的位置,以充分发挥其阻尼作用。

摘要：以25 tf级膨胀循环氢氧发动机氢涡轮泵为研究对象,针对超高转速氢涡轮泵柔性转子临界转速设计、稳定性控制的难题,采用有限元方法建立转子轴承系统动力学模型,考虑支承结构参与振动、密封流体的刚度及阻尼、支承刚度及阻尼随转速变化等因素的影响,计算分析了设计参数对转子临界转速、稳定性的影响,提出了优化改进方向。仿真分析表明:该氢涡轮泵的转子系统设计方案能够满足临界转速裕度、弯曲应变能控制的设计准则和目标要求;工作转速范围内转子一阶对数衰减率最小值约为0.15,满足稳定性设计准则的最低要求;若要进一步提高转子的稳定性裕度,可适当降低泵端弹性支承刚度,把转子悬臂段的流体密封由齿型结构改为阻尼更大的孔型结构,将对数衰减率提高到0.22以上。