重复使用液体火箭发动机涡轮泵安全寿命预估方法

作者：刘士杰; 刘登丰; 马晓秋; 梁国柱^*

来源：航空动力学报, 2022, 37(05): 1079-1089.

DOI：10.13224/j.cnki.jasp.20210420

• 液体火箭发动机
• 涡轮泵
• 故障树分析
• 寿命分布
• 可靠性

利用复杂系统寿命分布模型和故障树分析（FTA）理论建立了涡轮泵的安全寿命预估方法，并以航天飞机主发动机（SSME）高压液氢涡轮泵（HPFTP）的安全寿命预估为例，对该方法进行了说明。研究结果表明：(1)当待考核的HPFTP关键部件数大于10时，其寿命模型可以用指数分布近似表示，数目越多近似结果越可靠；(2)HPFTP的平均无故障工作时间（MTBF）为76 917 h，平均维修时间（MTTR）为8 879 h,0.998 8可靠度对应的安全寿命为25 575 s，可安全使用49次；0.999 6可靠度对应的安全寿命为8 521 s，可安全使用16次；安全使用11次对应的可靠度为0.999 7；(3)HPFTP涡轮叶片和喷嘴对应的关键重要度分别是0.217 5和0.216 6，集液器和叶轮对应的关键重要度都是0.174 2。该研究方法可为液体火箭发动机涡轮泵等复杂组件可重复使用性研究提供一定的参考。

• 单位
  中国航天科技集团有限公司; 北京航天动力研究所; 北京航空航天大学