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重新設計增強了梭式渦輪泵的可靠性

2019-04-07 09:19:41 來源:

佛羅里達州西棕櫚灘 -考慮一個旋轉機構,轉速約為24,000轉/分,端到端溫差為1300度到1500華氏度。進一步考慮它的軸馬力額定值超過25,000并且泵送約7,400轉每分鐘加侖液氧。這些是為航天飛機的主要發動機提供服務的氧化劑渦輪泵的運行條件 - 不是一個簡單的設計。用于燃料和氧化劑的原始泵令人欽佩地沒有失敗。每次飛行后,工作人員將其從航天飛機中取出并進行檢查。兩次飛行后,泵必須返回工廠進行分析,費用在30萬美元到100萬美元之間。

1986年,美國宇航局授予Pratt&Whitney一份合同,為航天飛機主機(SSME)開發備用高壓燃料和氧化劑渦輪泵。目標:進一步提高可靠性,降低拆卸和檢查成本。雖然液態氫(燃料)泵項目暫停一段時間,但氧化劑泵現已進行飛行資格測試。Atlantic Design&Manufacturing是東海岸領先的設計工程師貿易展,提供最新的3D打印,自動化和CAD / CAM軟件,包括FedEx,GE Appliances,Procter&Gamble以及其他數百種軟件。

新泵中的高質量,細粒度熔模鑄件可替代先前設計中的大約200個焊縫。新泵中的七個焊縫都很容易檢查 - 舊設計中的許多焊縫都無法檢查。新設計不包括鈑金組件。配備在鋼圈中運行的氮化硅球,專門設計的泵軸承進一步提高了可靠性。在渦輪泵的泵送端,液氧從其沸點-297華氏度開始,并升溫至約-250華氏度。

在這些溫度下,特別是在液氧存在下,傳統的潤滑劑不起作用。在這種軸承中,軸承球分離器上的青銅填充Teflon(TM)刀片通過稱為固膜轉移的機構提供潤滑。當球與襯墊摩擦時,它們會擦掉杜邦制造的特氟隆薄膜,然后轉移到球座接觸點。

“我們已經取得了巨大的成功,超出了我們的預期,在這個軸承中使用氮化硅球,”項目經理John Price說。“氮化硅更硬,更輕,并具有更高的導熱性。這種設計減少了所有的磨損機制,并產生更少的熱量。”

氮化硅球的其他優點包括較低的離心載荷和較低的熱膨脹。它們減小的滑動特性可以改善疲勞和磨損壽命。

典型的航天飛機任務需要主發動機發射約8分鐘。新型氧化劑泵的設計壽命為55個任務或約7.5小時。

氮化硅球也是液氫渦輪泵的低溫端的候選者。操作條件類似于氧化劑泵中的操作條件,但液態氫比液態氧冷卻約100華氏度。燃油泵的開發已經恢復,計劃要求在1997年9月首次飛行。

其他細節......聯系Patrick W.Louden,United Technologies,Pratt&Whitney,Box 109600,West Palm Beach,FL 33410,(407)796-6793。

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