涡轮泵，顾名思义，就是有一个涡轮驱动，用于提供液体动力的装置。它主要用于给液体增压。并将它们送入燃烧室。它是一个极为关键的部件，首先，它需要控制输入燃烧室的推进剂符合预订质量流量。也不能造成大量的死重。同时具有良好的密封性与成本。关于涡轮的气体供给方式浪里黑条前辈已经介绍过了，本文介绍涡轮泵基本参数计算与设计方法。

一、涡轮泵关键部件简介

涡轮泵分为两个主要部分，涡轮和泵，以及大大小小十几个其他部件，这里给与介绍：

先看一看涡轮泵的结构：

涡轮泵的涡轮部分与泵部分由连轴连接，两部分需要隔开，涡轮部分中的燃气进过一个类似拉瓦尔喷管的结构的管路从而对气体加速，气体的动能再传给涡轮叶片，带动整个轴运转。因为涡轮的驱动主要是靠燃气进行，而燃气温度一般较高，可能对泵产生损坏，也可能造成泄漏等。燃气通过涡轮后将自己的切向动量用于驱动涡轮，涡轮带动轴运转，前方的诱导叶轮将推进剂增压，使其无气蚀的流进泵里面。

再经过泵中的叶轮，泵中的叶轮对它加速，高速推进剂然后进入涡壳中，并且获得较大的压强，而后顺利进入接下来管路中。所以说，泵的作用就是增压，可以理解为和心脏有差不多的作用。

二、涡轮泵的设计

涡轮泵的设计需要结合实际情况来自行解决。这里给出一些办法。

P_T=P_O=P_F

L_T=L_O=L_{F                                                           (1)}

P 为功率

L扭矩

下标T为涡轮

O 为氧化剂泵

F为燃料泵

这个是整个涡轮泵中的最基本的公式，但是它只用于无齿轮箱的涡轮泵中，有齿轮要乘上齿轮数比来修正。两式子实质相同，故放一起。

对于任何泵，都有:

P=NL                                                   (2)

即泵的功率等于它扭矩与转速的乘积。对于无齿轮的泵来说，任何部分转速都相同。

对于无气体增压的单个泵来说，有:

N_s=N(√Qe）/（g₀He）^0.75                    （3）

N_s：比转速

Q_e：体积流量

H_e：泵压头

这个公式引入了一个新概念：比转速，这个量是一个无量纲数，主要用于确定使用泵的结构。这里给出方法：

比转速在1000以下，用径流式：

比转速在1000到2000左右，用法兰西式：

比转速在2000到3000，用混流式：

比转速在3000到6000，用近轴流式：

比转速大于6000，用轴流式：

选取完合适的泵结构，还需要考虑泵的基本设计目标，同时，为了避免涡轮泵中的过度气蚀与泵轴刚度的限制，最大泵轴转速受到影响。所以一个泵中液体压力必须大于其气蚀极限，否则会导致管路中的流动不稳定性，进而导致燃烧不稳定，一个涡轮所产生的不稳定性表现在于其非出现平移等非旋转现象，而它的最大限度是涡轮静止时固有震动频率。调整转速的方式也很多，比如说你可以调整轴伸出长度与叶片大小，当然，并不是转速越接近临界速度越好，因为那样会产生巨大的损耗和应力。合理安排泵是一个液体火箭的基础。

三、涡轮泵的布局方法

先上全部的：

上面给出了涡轮泵布局的经典方法。1布局就是最为基础的方法了，也是现在最常用的方法了。但是有一个问题就是轴会影响到吸入压力。

2布局的话和1大体相近，不过有一大缺点就是涡轮需要两端密封，增加了死重。

3布局及之后的都有一大变化，就是两个泵运用了两个不同轴或涡轮，这是当推进剂密度差很大的时候，相同的转速无法满足要求，如3布局，就能获得良好的泵性能。

4布局运用了两个泵，所以每个泵体积就可以减小。避免了过宽的情况，可以将两个泵并列防止，同时起到增压作用，降低气蚀的影响。

4、6布局运用了一个齿轮箱，通过齿轮传导，同样有效地解决了3中所述的问题。同时减少了死重。

四、总结

本文讲述了在液体火箭中的增压系统的选取与布局，当然，涡轮泵的设计还需要考虑很多因素，本文中只给出了一些需求量的计算方法以对泵的构型进行初步的设计。如推进剂，实际火箭大小，所需成本等等。于是泵就会根据自己项目本身的需求而变化。于是一篇文章就难以讲述到底如何对每一个进行设计，这里给出设计的要求：

1:所有的旋转组建需要保持平衡，即必须沿着一个轴转动而不是一个点，否则会导致大量的侧负载，从而导致系统失效。

2:涡轮泵结构极其精密且复杂，所以在设计中应留下一定的设计间隔，但是必须保证它们在密封件以外。

3:要保证各方向上的作用力相差不大，避免导致这些部件之间的大量摩擦，甚至对整个涡轮泵的损坏。

4:要确定涡轮泵的高效运行。

5:必须将推进剂充满泵的叶轮通道，否则会导致气泡的产生，气泡与推进剂一同流入管路中就回产生严重的气蚀，从而导致泵失效或者燃烧不稳定。

6:所有的结构（尤其是转速）应设计在它的承受范围之内，或者使用高应力部件。

当然，确定并完美地设计好一个涡轮泵是一个十分复杂、棘手的过程，涡轮效率越高，故障模式也就越多，经常会和设计冲突，唯一的解决方法就是用水充当推进剂进行实验，从而在反复实验中确定适合自己的结构。

本文就说到这里。当然，本文所说的设计方法可能还会有一些遗漏的或者错误的地方，欢迎在评论区里补充说明或者指正。