J-2氢泵零贮箱净正吸程工作的实验研究

在马歇尔空间飞行中心的J-2涡轮泵试验台上进行了一系列J-2发动机的氢泵试验。试验目的是验证该泵在零贮箱净正吸程条件下起动和工作的可行性。试验台用燃气发生器作驱动泵的动力,贮箱和泵入口之间使用了S-ⅣB级的燃料输送系统。泵在零贮箱净正吸程下工作就是要求它能够在其入口处为两相流的条件下工作。这是由吸入系统的管路损失和速度头使压力从贮箱出口处的饱和状态下降到泵入口处的两相范围的状态。为了验证泵的两相工作能力,在几种不同的泵流量和泵转速,以及几种不同的氢容积温度下进行了泵的汽蚀和起动瞬态试验。本文发表的汽蚀数据,是在几种泵的工作状态和氢容积温度下,用泵的压升与蒸汽容积含量之间的关系表示的。本文还将起动瞬态数据与泵的常规起动数据和J-2发动机的常规起动数据进行了比较。液体推进剂火箭发动机在零贮箱净正吸程下的起动和工作能力,对要求进行多次发动机起动的空间飞行器来说,是最理想的一种特性。具有这种能力,飞行器上就可以不用再增压系统,而且还能把起动前推进剂的调节要求减少到最低限度。该涡轮泵试验计划已经证明,零贮箱净正吸程的工作方式对液氢来说是可行的。