渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)

渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)

渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)(渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī))

在工作和構(gòu)造上，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)同渦輪螺槳發(fā)動(dòng)機(jī)根相近。它們都是由渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的原理演變而來(lái)，只不過(guò)后者將風(fēng)扇變成了螺旋槳，而前者將風(fēng)扇變成了直升機(jī)的旋翼。除此之外，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)也有自己的特點(diǎn)：它一般裝有自由渦輪（即不帶動(dòng)壓氣機(jī)，專為輸出功率用的渦輪），而且主要用在直升機(jī)和垂直/短距起落飛機(jī)上。

在帶有壓氣機(jī)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)這一類型中，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)得較晚，但已在直升機(jī)和垂直/短距起落飛機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用。 渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)于1951年12月開始裝在直升機(jī)上，作第一次飛行。那時(shí)它屬于渦輪螺槳發(fā)動(dòng)機(jī)，并沒(méi)有自成體系。以后隨著直升機(jī)在軍事和國(guó)民經(jīng)濟(jì)上使用越來(lái)越普遍，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)才獲得獨(dú)立的地位。

在構(gòu)造上，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)也有進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室和尾噴管等燃?xì)獍l(fā)生器基本構(gòu)造，但它一般都裝有自由渦輪，如圖所示，前面的是兩級(jí)普通渦輪，它帶動(dòng)壓氣機(jī)，維持發(fā)動(dòng)機(jī)工作，后面的二級(jí)是自由渦輪，燃?xì)庠谄渲凶鞴�，通過(guò)傳動(dòng)軸專門用來(lái)帶動(dòng)直升機(jī)的旋翼旋轉(zhuǎn)，使它升空飛行。此外，從渦輪流出來(lái)的燃?xì)猓��?jīng)過(guò)尾噴管噴出，可產(chǎn)生一定的推力，由于噴速不大，這種推力很小，如折合為功率，大約僅占總功率的十分之一左右。有時(shí)噴速過(guò)小，甚至不產(chǎn)生什么推力。為了合理地安排直升機(jī)的結(jié)構(gòu)，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的噴口，可以向上，向下或向兩側(cè)，不象渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)那樣非向后不可。這有利于直升機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)的總體安排。 渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)是用于直升機(jī)的，它與旋翼配合，構(gòu)成了直升機(jī)的動(dòng)力裝置。按照渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的理論，從理論上講，旋翼的直徑愈大愈好。同樣的核心發(fā)動(dòng)機(jī)，產(chǎn)生同樣的循環(huán)功率，所配合的旋翼直徑愈大，則在旋翼上所產(chǎn)生的升力愈大。事實(shí)上，由于在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中有損失，旋翼也不可能制成無(wú)限大，所以，旋翼的直徑是有限制的。——般說(shuō)，通過(guò)旋翼的空氣流量是通過(guò)渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的.空氣流量的500-1000倍。 同渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)和直升機(jī)常用的另一種動(dòng)力裝置——活塞發(fā)動(dòng)機(jī)采相比，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的功率重量比要大得多，在2.5以上。而且就發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的功率來(lái)說(shuō)，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)也大得多，目前使用中的渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的功率，最高可達(dá)6000馬力甚至10000馬力，活塞發(fā)動(dòng)則相差很遠(yuǎn)。在經(jīng)濟(jì)性上，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油率略高于最好的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，但它所用的航空煤油要比前者所用的汽油便宜，這在一定程度上得到了彌補(bǔ)。當(dāng)然，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)也有其不足之處。它制造比較困難，制造成本也較高。特別是由于旋翼的轉(zhuǎn)速更低，它需要比渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)更重更大的減速系統(tǒng)，有時(shí)它的重量竟占發(fā)動(dòng)機(jī)總重量一半以上。