在工作和构造上,涡轮轴发动机同涡轮(lún)螺桨发动机根相近。它们都是由涡(wō)轮风扇发动机(jī)的原理(lǐ)演(yǎn)变而来(lái),只不过后者将风扇变成了螺旋桨,而前者将风扇变成了(le)直(zhí)升机(jī)的旋翼。除此之外,涡轮轴发动机也有自己(jǐ)的(de)特点:它一般装有自由涡轮(lún)(即不带(dài)动压气(qì)机,专(zhuān)为(wéi)输出功(gōng)率(lǜ)用的涡轮),而且(qiě)主要用在直升机和(hé)垂直/短距起落飞机(jī)上(shàng)。
在构造(zào)上,涡轮轴发动机也有进气(qì)道、压气机、燃烧室和(hé)尾(wěi)喷管等燃气发生(shēng)器(qì)基本构造,但它一般都装有(yǒu)自由涡轮,前面的是(shì)两级普通(tōng)涡轮,它带动压气机(jī),维持发动机工作,后面的二级是自(zì)由涡轮,燃气在其中(zhōng)作功,通过传(chuán)动轴专门用来(lái)带动直升机(jī)的旋翼旋转,使它升空(kōng)飞行。此外(wài),从(cóng)涡轮流出来的燃气,经过尾喷管喷(pēn)出,可产生一定的推力(lì),由于喷(pēn)速不大,这种推力很小(xiǎo),如折合为功率,大约仅占总功率的十分之一左(zuǒ)右。有时喷速过小,甚至不产生什么推力。为了合理地安排直升机(jī)的(de)结构,涡轮(lún)轴发动机的(de)喷口,可以(yǐ)向上,向(xiàng)下或向两侧,不象涡轮喷(pēn)气发动机那样非向后不可。这有(yǒu)利于直升机设计时的总体安排。
涡轮(lún)轴发动(dòng)机(jī)是(shì)用(yòng)于(yú)直升机的(de),它与旋翼配(pèi)合,构(gòu)成(chéng)了直升机(jī)的动力装置。按照涡轮风扇发动机的理论,从理(lǐ)论上讲,旋翼的直径愈大愈好。同样的核心发动(dòng)机,产生同样的循环功率,所配合的(de)旋翼直(zhí)径愈大,则在旋翼上所产生的升力愈(yù)大。事实上,由于在能量转换过程中有损失,旋(xuán)翼也不可能制成无限大,所以(yǐ),旋翼(yì)的直径是有限制的。——般说(shuō),通过(guò)旋翼的空气流量是通过涡轮轴发动(dòng)机(jī)的空气流量的500-1000倍。
同(tóng)涡轮轴发动机(jī)和直升机(jī)常(cháng)用的另一种动力装置——活(huó)塞发动机采相(xiàng)比,涡(wō)轮轴发动机(jī)的功率重量比要大得多,在2.5以上。而且就发动机所(suǒ)产生的功率来说,涡(wō)轮轴发(fā)动(dòng)机也大(dà)得多,目前使用中的涡轮(lún)轴(zhóu)发动机所产生的(de)功(gōng)率,最高(gāo)可达6000马力甚至10000马力(lì),活塞发动则相差很远。在经济性上(shàng),涡(wō)轮轴发动机的耗油率略高于最(zuì)好的活塞式发动机,但它所用的航空煤油要比前(qián)者所用的汽油便宜,这在一定程度上得到了弥补。当然(rán),涡轮轴发(fā)动机也有其不足之处。它制造比较困难,制(zhì)造成本也较高。特别是(shì)由于(yú)旋翼的(de)转速更低(dī),它需要比涡轮(lún)螺(luó)旋(xuán)桨发动机更(gèng)重更大(dà)的减速齿轮系统,有时(shí)它的重量竟占(zhàn)发动机总重量一半(bàn)以上。

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