Кіріспе
Газ турбинасымен жұмыс істейтін сорғы, отын сорғысы. Турбосорғы – иілімдік сорғы мен газ турбинасынан тұратын қозғалтқыш сорғысы, олар әдетте бір біліске орнатылады немесе кейде бірге тісті дөңгелектерімен байланыстырылады. Олар алғаш рет 1940 жылдардың басында Германияда жасалған. Турбосорғының мақсаты – жану камерасын немесе басқа да қолдану үшін жоғары қысымды сұйықтық жасау. Басқа да қолданыс орындары болғанымен, олар көбінесе сұйық ракеталық қозғалтқыштарда қолданылады. Турбосорғыларда қолданылатын екі кең таралған сорғы түрі бар: центробектік сорғы, онда сұйықтық жоғары жылдамдықпен сыртқа тастау арқылы сорылады, немесе осьтік ағынды сорғы, онда ауыспалы айналатын және бекітілген қанаттар сұйықтықтың қысымын біртіндеп арттырады. Осьтік ағынды сорғылардың диаметрі кішкентай, бірақ қысымның артуы салыстырмалы түрде шамалы. Көп сатылы сығылу қажет болса да, осьтік ағынды сорғылар төмен тығыздықтағы сұйықтықтармен жақсы жұмыс істейді. Центробектік сорғылар жоғары тығыздықтағы сұйықтықтар үшін әлдеқайда қуатты, бірақ төмен тығыздықтағы сұйықтықтар үшін үлкен диаметр қажет.
the fuel pump
A turbopump is a propellant pump with two main components: a rotodynamic pump and a driving gas turbine, usually both mounted on the same shaft, or sometimes geared together. They were initially developed in Germany in the early 1940s. The purpose of a turbopump is to produce a high pressure fluid for feeding a combustion chamber or other use. While other use cases exist, they are most commonly found in liquid rocket engines. There are two common types of pumps used in turbopumps: a centrifugal pump, where the pumping is done by throwing fluid outward at high speed, or an axial flow pump, where alternating rotating and static blades progressively raise the pressure of a fluid. Axial flow pumps have small diameters but give relatively modest pressure increases. Although multiple compression stages are needed, axial flow pumps work well with low density fluids. Centrifugal pumps are far more powerful for high density fluids but require large diameters for low density fluids.
Ерте дамуы
Үлкен зымырандарға арналған жоғары қысымды сорғыларды Германн Оберт сияқты ракетаның алғашқы жасаушылары талқылаған. 1935 жылдың ортасында Вернер фон Браун оңтүстік-батыс неміс фирмасы Klein, Schanzlin & Becker-де отын сорғысы жобасын бастады, бұл фирма үлкен өрт сөндіру сорғыларын жасауда тәжірибелі болған. V-2 ракетасының конструкциясында бақылаусыз турбопомпаны қуаттандыру үшін Уолтер бу генераторы арқылы ыдыратылған сутек пероксиді қолданылды, сондықтан V-2 турбопомпалары мен жану камерасы сынақтан өтті және сорғы камераны тым қысымға түсірмеу үшін үйлестірілді.
1947-1949 жылдардағы дамуы
Аэроджеттегі турбонасос әзірлеудің бас инженері Джордж Боско болды. 1947 жылдың екінші жартысында Боско және оның тобы басқалардың сорғы жұмыстарын зерттеп, алдын ала жобалау сабақтамаларын жасады. Aerojet өкілдері Флоранттың сутек сорғыларымен жұмыс істейтін Огайо штаты университетіне барып, Райт Филдтегі неміс сорғы маманы Дитрих Сингельманмен кеңесті. Боско кейін Сингельманның деректерін Aerojet-тің алғашқы сутек сорғысын жобалауда пайдаланды. 1948 жылдың ортасына қарай Aerojet сұйық сутек пен сұйық оттегі үшін центробектік сорғыларды таңдады. Олар әскери-теңіз күштерінен неміс радиалды қанатты сорғыларын алып, жылдың екінші жартысында сынақтан өткізді. 2018 жылы «Электрон зымыранының» «Резерфорд» қозғалтқышы ұшу кезінде электрмен жұмыс істейтін сорғыны қолданған алғашқы қозғалтқыш атанды.
Орталықтан өшірілетін турбоқаптар
Көптеген турбоқасырмалар центрифугалы болып келеді, сұйықтық насосқа оське жақын кіреді және ротор сұйықтықты жоғары жылдамдыққа дейін үдетеді. Содан кейін сұйықтық спираль тәрізді біртіндеп кеңейетін волюта немесе көптеген кеңейіп жатқан арналары бар диффузер арқылы өтеді. Бұл сұйықтықтың жылдамдығы төмендеген кезде динамикалық қысымның артуына себеп болады. Волюта немесе диффузер жоғары кинетикалық энергияны жоғары қысымға айналдырады (жүздеген бар қысым жиі кездеседі), және шығысқа қарсы қысым тым жоғары болмаса, жоғары өнімділікке қол жеткізуге болады.
Аксиалды турбоқаптар
Сонымен қатар, осьтік турбосоғымдар да бар. Бұл жағдайда оське тікелей жалғанған пернелер орнатылады және сұйықтық осы пернелер арқылы соғымның басты осіне параллель бағытта ителіп шығарылады. Әдетте, осьтік соғымдар центробектік соғымдарға қарағанда әлдеқайда төмен қысым тудырады, бірнеше бар қысым жиі кездеседі. Олардың артықшылығы – жоғары көлемдік ағын. Осы себепті олар ракета двигательдерінде сұйық сутегін қағу үшін кеңінен қолданылады, себебі сутегінің тығыздығы басқа отын түрлеріне қарағанда әлдеқайда төмен, ал олар көбінесе центробектік соғым конструкцияларын пайдаланады. Осьтік соғымдар центробектік соғымдар үшін «индукторлар» ретінде де жиі қолданылады, олар центробектік соғымға кіретін қысымды арттырып, қанағатсыз кавитацияның пайда болуын болдырмайды.
Турбоқасырмаларды басқару
Бу турбинасымен жұмыс істейтін турбосораптар бу көзі болған кезде қолданылады, мысалы, бу кемелерінің қазандықтарында. Электр энергиясы немесе бу болмағанда, сондай-ақ орын немесе салмақ шектеулері механикалық энергияның тиімді көздерін пайдалануға мүмкіндік берген жағдайларда газ турбиналары көбінесе қолданылады. Мұндай жағдайлардың бірі – отын мен оттекті жану камерасына беруі қажет болатын ракеталық қозғалтқыштар. Бұл үлкен сұйық ракеталар үшін қажет, себебі сұйықтықтарды немесе газдарды бактарды қарапайым қысыммен ағызу көбінесе мүмкін емес; қажетті ағын жылдамдықтары үшін қажетті жоғары қысым мықты, демек ауыр бактарды талап етеді. Рамджет қозғалтқыштары да көбінесе турбосораптармен жабдықталады, турбина тікелей сыртқы ағынмен немесе жану камерасына кіретін ауа ағысымен қозғалады. Екі жағдайда да турбинадан шығатын газдар сыртқа шығарылады.