Turbopompa to wysokociśnieniowa pompa płynu napędzana przez turbinę gazową i przeznaczona głównie do dostarczania paliwa do silników odrzutowych i rakietowych. Pompy turbo są generalnie konstruowane jako jednostki liniowe z pompą i turbiną umieszczonymi na wspólnym wale, chociaż istnieją przykłady z przekładniami zębatymi. Pompy stosowane w zespołach turbosprężarek są albo typami przepływów osiowych, w których występują płyny o niskiej gęstości, albo bardziej powszechnymi typami odśrodkowymi używanymi do pompowania płynów o dużej gęstości. Napęd pompy działa w taki sam sposób, jak konwencjonalna turbosprężarka pojazdu z zewnętrznym źródłem gazu lub pary napędzającym turbinę. Turbopompy mogą mieć prędkość obrotową 30,000 XNUMX obrotów na minutę (RPM) lub więcej i są wyjątkowo czułe, co utrudnia ich pomyślne zaprojektowanie i wyprodukowanie.
Koncepcja turbopompy zrodziła się z zapotrzebowania na wysokociśnieniową pompę paliwową do projektu niemieckiej rakiety V-2 podczas II wojny światowej. Silniki rakietowe wymagały źródła paliwa pod wysokim ciśnieniem, a ciśnieniowanie samych zbiorników paliwa okazało się niepraktyczne. Pierwsze turbopompy zastosowane w projekcie V-2 były napędzane rozłożonym nadtlenkiem wodoru i, po wielu nieudanych lotach testowych, z powodzeniem doprowadziły rakietę V-2 do hańby. Chociaż nie jest to historia wielkiego sukcesu moralnego, V-2 udowodnił wykonalność szybkich, napędzanych turbiną pomp płynów, a ich rozwój postępował szybko w latach powojennych.
Zasada, na której opierają się pompy turbo, opiera się na standardowej technologii turbinowej. Zewnętrzne źródło gazu pod wysokim ciśnieniem jest kierowane przez zestaw łopatek turbiny, powodując ich szybki obrót. Te z kolei napędzają pompę przez centralny wał wspólny dla turbiny i pompy lub przez szereg kół zębatych. Pompy turbo są wyposażone w jeden z dwóch typów pomp, w wariancie z przepływem odśrodkowym lub osiowym. Każda z nich ma swoją własną charakterystykę maksymalnego ciśnienia wyjściowego i natężenia przepływu, odpowiednią dla różnych typów cieczy.
Typy odśrodkowych pomp turbodoładowanych są na przykład szczególnie dobrze przystosowane do pompowania gęstych płynów. Pompy te składają się z płaskiego dysku z kilkoma zakrzywionymi łopatkami zamontowanymi na powierzchni. Gdy płyn jest wprowadzany do środka wirującej tarczy pompy, łopatki wypychają go na zewnątrz pompy i przez wylot z dużą prędkością. Z drugiej strony pompy o przepływie osiowym są lepiej dostosowane do płynów o niskiej gęstości i składają się z naprzemiennych zestawów łopatek statycznych i obrotowych, podobnych w konstrukcji do turbiny. Płyn przechodzi przez te zestawy łopatek równolegle do osi wału, gdzie ciśnienie jest stopniowo zwiększane, aż wyjdzie z przodu pompy.
Historycznie, turbopompa była wyjątkowo trudna do zaprojektowania i zbudowania. Powszechnie spotykane problemy z tymi pompami obejmują nadmierną recyrkulację wlotu, wytwarzanie wirów i kawitację. Wyjątkowo wysokie prędkości obrotowe, często przekraczające 30,000 XNUMX obr./min, powodują również ogromne obciążenie fizyczne pomp i mogą powodować spektakularne awarie mechaniczne. Jednak turbopompa nadal stanowi najbardziej praktyczną metodę dostarczania paliwa pod wysokim ciśnieniem do silników rakietowych i nurnikowych.