Turbopump on kõrgsurvevedelikupump, mida käitab gaasiturbiin ja mis on mõeldud peamiselt kütusega varustamiseks reaktiiv- ja rakettmootoritele. Turbopumbad on tavaliselt valmistatud lineaarsete üksustena, kus pump ja turbiin paiknevad ühisel võllil, kuigi on olemas ka käigukastiga näiteid. Turboseadmetes kasutatavad pumbad on kas aksiaalse voolu tüübid, milles kasutatakse madala tihedusega vedelikke, või tavalisemad tsentrifugaalpumbad, mida kasutatakse suure tihedusega vedelike pumpamiseks. Pumbaajam toimib samamoodi nagu tavaline sõiduki turbo, mille turbiini juhib väline gaasi- või auruallikas. Turbopumpade pöörlemiskiirus võib olla 30,000 XNUMX pööret minutis (RPM) või rohkem ning need on erakordselt tundlikud, mistõttu on nende edukas projekteerimine ja tootmine keeruline.
Turbopumba kontseptsioon sündis vajadusest teise maailmasõja ajal Saksa raketi V-2 projekti jaoks kõrgsurvekütusepumba järele. Rakettmootorid nõudsid kõrgsurvekütuse allikat ja kütusepaakide endi survestamine osutus ebaotstarbekaks. Esimesi V-2 projektis kasutatud turbopumpasid käitati lagunenud vesinikperoksiidiga ja pärast mitmeid ebaõnnestunud katselende viisid raketi V-2 edukalt kuulsusesse. Kuigi see polnud just tohutu moraalne edulugu, tõestas V-2 suure kiirusega turbiinajamiga vedelikupumpade elujõulisust ja nende areng edenes sõjajärgsetel aastatel jõudsalt.
Turbopumpade põhimõte põhineb standardsel turbiinitehnoloogial. Kõrgsurvega gaasi väline allikas suunatakse läbi turbiinilabade komplekti, pannes need seeläbi kiiresti pöörlema. Need omakorda käitavad pumpa kas turbiinile ja pumbale ühise keskvõlli või hammasrataste seeria kaudu. Turbopumbad on varustatud ühe kahest pumbatüübist, kas tsentrifugaal- või aksiaalvooluvariandiga. Igal neist on oma maksimaalne väljundrõhk ja voolukiiruse omadused, mis sobivad erinevatele vedelikutüüpidele.
Näiteks tsentrifugaalturbopumbatüübid sobivad eriti hästi tihedate vedelike pumpamiseks. Need pumbad koosnevad lamedast kettast, mille pinnale on paigaldatud mitmed kumerad labad. Kui vedelik juhitakse pöörleva pumbaketta keskele, suruvad labad seda suure kiirusega pumba väliskülje poole ja läbi väljalaskeava. Aksiaalvoolupumbad seevastu sobivad paremini madala tihedusega vedelikele ning koosnevad vahelduvatest staatilistest ja pöörlevatest labade komplektidest, mis on oma ehituselt sarnased turbiiniga. Vedelik läbib neid labade komplekte paralleelselt võlli teljega, kus rõhku suurendatakse järk-järgult, kuni see väljub pumba esiosast.
Ajalooliselt on turbopumpa olnud erakordselt keeruline projekteerida ja ehitada. Nende pumpade puhul sageli esinevad probleemid hõlmavad liigset sisselaske retsirkulatsiooni, keeriste teket ja kavitatsiooni. Kaasatud erakordselt suured pöörlemiskiirused, mis sageli ületavad 30,000 XNUMX p/min, koormavad pumpasid ka tohutult ja võivad põhjustada tähelepanuväärseid mehaanilisi rikkeid. Turbopump pakub siiski kõige praktilisemat meetodit kõrgsurvekütuse tarnimiseks rakett- ja rammumootoritele.