在工作和(hé)构造(zào)上,涡轮轴(zhóu)发(fā)动机同(tóng)涡轮螺桨发动机根相近。它们都是由涡轮风(fēng)扇发动机的原理演(yǎn)变(biàn)而(ér)来,只不过后者将(jiāng)风扇变成了(le)螺旋桨,而前者将风扇(shàn)变成(chéng)了直升(shēng)机的旋翼。除此之(zhī)外,涡轮轴发动机也有(yǒu)自己的特点:它一般装有(yǒu)自由涡轮(即不带动压气机,专为输出功率用的(de)涡(wō)轮),而且主要用在直升机和垂直/短距起落飞机上。
在构造上,涡轮(lún)轴发动机也有进气道、压气(qì)机、燃烧室和尾喷(pēn)管等燃气发(fā)生器基本(běn)构造,但它一般都装有自由涡轮,前面的(de)是两级普通涡轮,它带动压气机,维(wéi)持发(fā)动(dòng)机(jī)工(gōng)作,后面的二级是自由涡(wō)轮,燃气在其中作(zuò)功(gōng),通过传(chuán)动轴专门用来带动直升机的旋翼旋转,使它升空飞行。此外,从涡轮流出来的燃气(qì),经过尾喷(pēn)管喷出,可产生(shēng)一定(dìng)的(de)推力,由于喷(pēn)速不大(dà),这种推力很小,如折合为功率,大约仅占总功率的十分之一左右。有时喷速(sù)过(guò)小,甚(shèn)至不产(chǎn)生什么(me)推力。为了合理地安排直升机的结构,涡轮(lún)轴(zhóu)发动机的喷口,可以向上,向下或向两侧,不(bú)象涡轮(lún)喷气发动机那样非向(xiàng)后不(bú)可。这有利于直(zhí)升机设计时(shí)的(de)总体安排。
涡轮轴发动机是用于(yú)直升机(jī)的,它与旋翼配合,构(gòu)成了直(zhí)升机的动(dòng)力装置。按(àn)照涡轮风扇发动机的理论,从理论上讲,旋(xuán)翼的(de)直(zhí)径愈大愈(yù)好。同(tóng)样的核心发动机,产生同样的(de)循(xún)环功率(lǜ),所配合的旋翼直径愈大,则(zé)在旋翼上所(suǒ)产生的升力愈大。事实(shí)上,由于在(zài)能量转换过(guò)程中有损(sǔn)失,旋翼(yì)也不可能制(zhì)成无限大,所以,旋翼的直径是有限制的。——般说,通过(guò)旋翼的(de)空气流量是通过涡(wō)轮轴发(fā)动机的空(kōng)气流量(liàng)的500-1000倍。
同涡轮(lún)轴发动机和直升机常用的另一种动(dòng)力装置——活(huó)塞发动机采相(xiàng)比,涡(wō)轮轴(zhóu)发动机(jī)的(de)功率重量比要大得多,在2.5以上。而且就发动机所产生的功率来说,涡轮轴发动机也大得多,目前使用中的涡(wō)轮轴发动(dòng)机所产(chǎn)生的功率,最高可达6000马力甚至10000马力,活塞发动则相差很远(yuǎn)。在经济性(xìng)上(shàng),涡轮轴发动机的耗油率略高于最(zuì)好(hǎo)的活塞式(shì)发动机,但(dàn)它所用的航(háng)空煤油要比前者所用(yòng)的汽油便宜,这在一定程度上得到(dào)了弥补。当然,涡轮(lún)轴发动机也有其(qí)不(bú)足之处。它制造比较(jiào)困难,制造成(chéng)本也较高。特(tè)别是由于旋翼的转速更低(dī),它需(xū)要比涡(wō)轮螺(luó)旋桨发动机更重更大(dà)的减速(sù)齿轮系统,有时它的(de)重量竟占发动机(jī)总重量一半(bàn)以上(shàng)。

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