刘士杰 刘恒 刘继超 梁国柱 张军伟 王慧

试验室条件下304SS冲击式涡轮叶片疲劳寿命研究

刘士杰1刘恒1刘继超2梁国柱3张军伟4王慧1

（1 北京航天动力研究所低温液体推进技术实验室，北京 100076；2 北京机床研究所有限公司，北京 100102；3 北京航空航天大学宇航学院，北京 102206；4 北京航天发射技术研究所，北京 100076）

可重复使用液体火箭发动机对冲击式涡轮叶片疲劳寿命的验证需求越来越强烈，然而，目前叶片疲劳试验以成本高昂的搭载试车为主，且冲击式涡轮叶片尺寸小，试验难度大。为此，本文以某型液体火箭发动机涡轮一级动叶为研究对象，建立了小尺寸液体火箭发动机涡轮叶片疲劳寿命仿真与试验室考核方法，从理论和试验的角度对叶片疲劳寿命实验室考核试验的可行性和合理性进行了论证。本文的研究可以为液体火箭发动机涡轮叶片和其他部件疲劳寿命的评估提供参考。

冲击式涡轮叶片；疲劳试样；电火花加工；可重复使用性；试验验证

0 引言

可重复使用航天运载器是未来航天发展的方向之一，因此，可重复使用液体火箭发动机的研究具有重要的应用价值。涡轮叶片作为液体火箭发动机的关键部件，其疲劳寿命的理论与试验研究对确定发动机的可重复使用性尤为重要。

国内外学者以航天飞机主发动机（Space Shuttle motor Engine,SSME）高压液氢涡轮泵（High-Pressure Fuel Turbopump，HPFTP）为对象，开展了大量的针对涡轮叶片疲劳寿命的相关研究。Cikanek[1]指出，从1978年至1987年，SSMEHPFTP共发生6次故障，其中3次是由涡轮叶片破坏引起的。……