F-1发动机的涡轮泵主轴、两个离心泵叶轮和涡轮
（一）泵
和航空发动机如出一辙，液体火箭发动机也有轴流泵和离心泵。极个别液体火箭发动机使用了轴流泵，比如阿罗杰特（Aerojet）在上世纪60年代研制M-1发动机使用的轴流泵，几乎就是一个航空涡喷发动机，见下图，也包括J2的氢泵。但这种泵的转动部件多，造价高，轴向尺寸长，抗气蚀能力不高，因此应用不广。

而离心泵流量大、扬程高，结构紧凑，是最常见的的液体火箭发动机主泵。离心泵的叶轮好比是链球运动员，把液体奋力甩出去，甩到叶轮周边环形的蜗壳通路。在液体火箭发动机工作逻辑图中，如果看到类似三角锥形，说的就是带叶轮的离心泵。

RL-10的氢泵叶轮（正中），左侧是氧泵叶轮
如果一级离心泵不够，那就再来一级，像SSME的氢泵泵送压力要求达到47.8MPa，液氢的密度低，泵送的体积大，单靠大尺寸的一级离心泵不现实，就用多级串联，而且是三级。

SME的高压氢泵，请寻找三个三角锥，找到三级串联的离心泵叶轮
泵还有一项必须学会的本领是密封，在几百个大气压下，如何让泵送的推进剂不泄漏，如果让活泼的氧不乱窜，这是非常难的事情，氦气吹除、端面密封、浮环密封等，限于篇幅，留着下次专题介绍。美国为提高SSME的可靠性，在氧泵和富燃涡轮这两个组件之间用氦气吹除进行隔离，氦气分别与一端漏出的液氧或从涡轮一端漏出的燃气一起排出体外。

（二）产生气穴并不可怕，可怕在于她的溃灭----泵的大敌气蚀（Cavitation）
小时候大家都玩过针筒，打水仗时拿它补充弹药，慌乱中，用力过猛，你就会发现，吸进去的不是水，而是突然长出来一大段空气，这就是气蚀的开始。
泵工作时液体在叶轮的进口处，在入口处的压力低于输送液体在该温度下的饱和蒸汽压，会产生气体！液氢、液氧沸点低，遇到“高温”也经常控制不了自己，沸腾从而产生气泡。叶轮表面的气泡在随后泵送增压过程中会溃灭，溃灭之时，工质从四面八方、排山倒海而来，互相碰撞、互相伤害，啪！啪！啪！产生振动和撞击！这些振动和撞击对叶轮等金属表面产生剥蚀。（气蚀是液体火箭发动机叶轮机构上十分重要的一种现象，但一般科普文章却鲜有提及，所以主页君希望大家能够能理解这部分内容）

一个被气蚀损坏的桨片
为了消除气蚀，需要增加离心泵第一级叶轮入口的压力，主要采用了两种办法。：
1、预压泵：可将发动机入口的低压提高到主泵无气蚀状态，减小推进剂贮箱增压，并提高主泵的转速、减小质量。SSME和苏联RD-170、RD-0120都采用预压泵。不过预压泵也需要消耗能源并增加整个系统的复杂性，降低可靠性。

2、诱导轮(螺旋诱导轮，导流轮，INDEUCER)：对于高室压发动机来说，离心泵的主要部件是离心叶轮和诱导轮。诱导轮相当于离心泵前的一个辅助增压泵, 诱导轮可以在入口有一定汽蚀的情况下工作。只要诱导轮设计得当, 工质通过诱导轮后就可以获得足够的能量, 从而满足离心泵入口所必须的净正抽吸压头，使离心泵叶轮不产生气蚀，这样整个涡轮泵的气蚀水平就由诱导轮决定了，诱导轮的设计非常有学问! 也是多次航天事故背后的元凶！

（三）涡轮
涡轮，是一种将流动工质的能量转换为机械功的旋转式动力机械。涡轮采用高强度的合金钢，比如SSME的两级高压氢泵涡轮，转速达到3.7万转/分钟，涡轮盘材料是通用电气公司开发的Inconel-718，含铌、钼的沉淀硬化型镍铬铁超强合金，从事航空航天领域经常会遇到这个材料；涡轮叶片的材料是MAR-M 246镍基耐高温合金，定向结晶！产生的功率是5.74万千瓦，转换效率也达到了业内最高的0.56～0.58。

这是SSME的氢泵涡轮叶片，每一片叶片，硬币大小，但产生750马力！
（四）拿什么去驱动涡轮？
当然是高温燃气！这些燃气，有从再生冷却管道吸热汽化的氢驱动的RL-10，也有从推力室抽出高温燃气驱动玩一票的J2-S，更主流的是从燃气发生器产生燃气，从喷注器、点火器等构造来说，和主燃烧室非常类似。而对于分级燃烧来说，这个燃气发生器被称为预燃室，下图是SSME的主燃烧室和两个预燃室，分别驱动液氢和液氧泵。

（五）涡轮泵----液体火箭的阿克琉斯之踝
上述就是涡轮泵，谈一下整体印象！涡轮泵是液体火箭发动机，唯一大负荷、高转速的运动部件。涡轮泵好比液体火箭发动机的心脏，强大而脆弱！
（1）高转速，工作勤奋：几万转/分钟，轴承冷却以及间隙控制、防止震动都是难点；
（2）气蚀危害大，工作有风险：主要来自气穴的溃灭，这方面事故比比皆是；
（3）密封性要求高，工作不能有意外：密封失效，推进剂泄出会和高温燃气发生严重事故，氧化剂泵需尽可能远离高温燃气；
（4）大负荷，工作条件苛刻，工作常常过劳死：高温燃气驱动，涡轮叶片承受着热烧蚀和巨大的冲击。
可以说，涡轮泵是整个液体火箭发动机技术含量最高的部件，也是最为薄弱的环节，常常引发各类事故！只有新的循环方式能给他减负！

这个需要数学、材料、工艺等一系列全方位全力研究、砸钱试验才行。

把我噎着了，来杯☕

工作环境如此可怕的涡轮泵，一次性使用还可以理解，空叉的重复使用是什么鬼。

wc，图哪里来的

干货。

原来这么复杂

好文帮顶