在工作和构造上,涡轮轴发动机同(tóng)涡轮螺桨发动(dòng)机根相近。它们都是由涡轮风(fēng)扇发动机(jī)的(de)原理演变而来,只不过后者(zhě)将风扇变成了(le)螺(luó)旋桨,而前者将风扇变(biàn)成了(le)直升机的旋翼。除此之外,涡轮轴发动机也有自己的特(tè)点:它(tā)一(yī)般装有自由涡轮(即不带动压气机,专(zhuān)为输(shū)出功率用的涡轮),而(ér)且(qiě)主要用在直(zhí)升机和垂直/短距(jù)起(qǐ)落飞机上。
在构造上,涡轮轴发(fā)动机也有进气道、压气机、燃烧室和尾喷(pēn)管等燃气发生器基(jī)本(běn)构造,但它一般都装有自由涡轮,前(qián)面的是两级普通涡轮(lún),它带动压气机,维(wéi)持发(fā)动机工作,后面的二级是自由涡轮,燃(rán)气在其中作功,通过(guò)传动(dòng)轴专门用来带动直升机的旋翼(yì)旋转,使它(tā)升空飞行(háng)。此外(wài),从涡轮流出来的燃气,经(jīng)过尾喷管(guǎn)喷出(chū),可产生(shēng)一定的推力,由(yóu)于喷速不(bú)大,这种(zhǒng)推力很小,如折(shé)合为(wéi)功率,大约仅(jǐn)占(zhàn)总(zǒng)功率的十分(fèn)之一左右。有时(shí)喷速过小,甚至不(bú)产生什么推力。为了合理地安排(pái)直升机的结构,涡轮轴(zhóu)发动机(jī)的喷口,可以向(xiàng)上,向下或向(xiàng)两(liǎng)侧,不象涡(wō)轮喷气发动机那样(yàng)非向后不可。这有利于直升机设计时的总体安排。
涡轮轴发动机是用于直升机的,它与旋翼配合,构成了直升机的(de)动力装置。按照涡轮风扇发(fā)动机的理论,从理论上(shàng)讲,旋翼(yì)的直径愈大愈好。同样的核心发动机,产(chǎn)生同(tóng)样的循环功率,所配(pèi)合的旋翼直径愈大,则(zé)在旋翼上所产生的升力愈大(dà)。事实(shí)上,由于在能量转(zhuǎn)换过程中有(yǒu)损失,旋翼也不可能制(zhì)成(chéng)无限大,所以,旋翼的直径是有限制(zhì)的(de)。——般说,通(tōng)过旋翼(yì)的空气(qì)流量是通(tōng)过涡轮轴(zhóu)发动机的空气流量的500-1000倍。
同(tóng)涡轮(lún)轴发动(dòng)机和(hé)直升机常用的(de)另一种动力装(zhuāng)置(zhì)——活塞发(fā)动(dòng)机采相比,涡轮轴发动机的功率(lǜ)重(chóng)量比要大得多,在2.5以上(shàng)。而且就(jiù)发(fā)动机所产生(shēng)的功率来说,涡(wō)轮轴发动机(jī)也大得多,目前使用中的涡轮轴发动机所产生的功率(lǜ),最(zuì)高可达6000马力(lì)甚至10000马力(lì),活(huó)塞发动则相差很远。在经济性上,涡(wō)轮轴发动机的耗油率略高(gāo)于(yú)最(zuì)好的(de)活塞(sāi)式发动机,但它所用(yòng)的(de)航空煤油要比前者所用(yòng)的汽油便宜,这(zhè)在一定程度上得到了弥(mí)补。当然,涡轮轴发动机也有其不足之(zhī)处。它制造比较困(kùn)难,制造成本也较高(gāo)。特别(bié)是由于旋翼的转速更低,它需要比涡轮(lún)螺旋桨发动机更(gèng)重更大的减速(sù)齿轮系(xì)统,有时它的重量竟占(zhàn)发动机总重量(liàng)一(yī)半以上。

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