[发明专利]一种涡轮叶盘及液体火箭发动机

说明书

本发明公开了一种涡轮叶盘及液体火箭发动机。其中，涡轮叶盘结构用于连接转轴带动涡轮泵做功，包含叶片和涡轮盘，所述叶片设置于所述涡轮盘沿径向的外侧，且靠近所述涡轮盘的一端环绕地配合于所述涡轮盘的外延面，其中，所述涡轮盘上设有中心孔，在所述涡轮盘径向方向上，所述涡轮盘在所述中心孔的外侧设有多个通孔，且多个所述通孔均匀等间距环绕所述中心孔设置，现有技术相比，该结构设计合理，能够有效的降低悬臂重量，提高转子工作时对应的临界转速安全裕度。

技术领域

本发明涉及火箭动力技术领域，特别涉及一种涡轮叶盘及液体火箭发动机。

背景技术

随着航天产业的快速发展，火箭领域所涉及的各项技术也实现了突飞猛进。作为火箭的动力装置，提高液体火箭发动机性能的重要途径之一就是提高涡轮泵的扬程，以提高推力室室压，保证发动机的比冲。此外，基于火箭结构质量减重的考虑，就必须尽可能的提高涡轮泵的安全工作转速，避免涡轮泵的结构尺寸过大。因此，作为对转子悬臂质量影响最大的涡轮叶盘的减重就显得非常重要。如果涡轮叶盘转动惯量太大，将会引起临界转速裕度不足，造成发动机振动增大，严重影响飞行的可靠性和安全性。同时涡轮盘质量也限制了涡轮盘不能做的太大，限制了涡轮轮缘线速度的提高，不利于提升涡轮的工作效率。

美国研制出双辐板涡轮盘结构和双性能涡轮转子。双辐板涡轮盘结构主要工艺方法为将双辐板通过焊接连为一体。而双性能涡轮转子结构根据不同的力学要求采用不同材料，其将每一个CMSX-4单晶叶片和NF3粉末盘相焊接，省去了榫头结构，能有效的降低转子的重量和转动惯量，但是这种涡轮盘工艺复杂且成本较高，不适用于液体火箭发动机。多年来，液体发动机涡轮盘在减重方面取得的效果甚微，其主要方法还是通过选用较大直径的轴承来提升临界转速裕度，但选用较大直径轴承加大了轴承自身的研制难度，降低了轴承的可靠性和发动机的安全性。

因此，怎样提供一种设计合理，能够有效的降低悬臂重量，提高转子工作时对应的临界转速安全裕度的涡轮叶盘结构，是目前所要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种涡轮叶盘及液体火箭发动机，该结构设计合理，能够有效的降低悬臂重量，提高转子工作时对应的临界转速安全裕度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种涡轮叶盘，用于连接转轴带动涡轮泵做功，包含叶片和涡轮盘，所述叶片设置于所述涡轮盘沿径向的外侧，且靠近所述涡轮盘的一端环绕地配合于所述涡轮盘的外延面，其中，所述涡轮盘上设有中心孔，在所述涡轮盘径向方向上，所述涡轮盘在所述中心孔的外侧设有多个通孔，且多个所述通孔均匀等间距环绕所述中心孔设置。

进一步的，还包括均匀等间距环绕所述中心孔的多个螺栓连接孔，所述螺栓连接孔沿所述涡轮盘径向方向上位于所述通孔的内侧。

进一步的，所述涡轮盘上设有用于对所述涡轮盘进行限位的凸台，所述凸台为两端相通，内部设有通道的结构，所述通道与所述中心孔连通。

进一步的，所述通道的内径与所述中心孔的内径相同。

进一步的，所述涡轮盘上还设有用于防止高温介质通过所述通孔回流的密封结构，所述密封结构位于所述涡轮盘的靠近所述叶片的表面，且与所述凸台同侧。

进一步的，所述密封结构的外形为圆柱体，且两端相互连通。

进一步的，所述通孔的外形为等腰梯形，且内侧倒角均为圆弧倒角。

进一步的，所述通孔的小端靠近所述中心孔一侧，所述通孔的大端靠近所述叶片一侧，且从所述小端向所述大端的方向与所述涡轮盘径向方向一致。

进一步的，所述通孔的数量为所述螺栓连接孔的整数倍。

本发明还提供一种液体火箭发动机，包含所述低惯量的涡轮叶盘结构的技术特征。