在工(gōng)作和构造上(shàng),涡轮轴发动机同涡(wō)轮螺桨(jiǎng)发动机(jī)根相近。它们都是(shì)由涡轮风(fēng)扇发动机(jī)的原理(lǐ)演(yǎn)变而来,只(zhī)不过后者将风扇变成了螺(luó)旋(xuán)桨(jiǎng),而(ér)前者将风扇(shàn)变成(chéng)了(le)直升(shēng)机的旋翼。除此之外,涡(wō)轮轴发动机也有(yǒu)自己(jǐ)的(de)特点:它一般装有自(zì)由(yóu)涡轮(lún)(即(jí)不(bú)带动压气机(jī),专为输出功率用的(de)涡轮),而且主要用在直升机和垂(chuí)直(zhí)/短(duǎn)距起落飞机上。
在构造上,涡(wō)轮轴发动机(jī)也有进气道、压气机、燃烧室和(hé)尾喷管等燃气发生器基本构造,但它一(yī)般都装有(yǒu)自由(yóu)涡轮,前面的是两级普通涡轮,它带动压(yā)气机,维持发动机工作,后面的二级是自由涡轮,燃气在其(qí)中作功,通过传动轴专门用来带动(dòng)直升机的旋翼旋转,使(shǐ)它升空飞行。此外,从涡轮流出来的燃气,经过尾喷管喷出,可(kě)产生一定(dìng)的推力,由(yóu)于(yú)喷速不大,这种推力很(hěn)小,如(rú)折合为功率,大约仅(jǐn)占总功率(lǜ)的十(shí)分之(zhī)一左右。有时喷速过小,甚至不产生什么推力(lì)。为了(le)合理地安排直升机的结构,涡轮轴(zhóu)发(fā)动机的喷(pēn)口,可以向上,向下或(huò)向两侧,不象涡轮喷(pēn)气发(fā)动机那样非(fēi)向后不可。这有利于直(zhí)升机设计时的总体安排。
涡轮轴发动机是用于直升机的(de),它(tā)与旋翼配(pèi)合(hé),构成(chéng)了直升机的动(dòng)力装置(zhì)。按照涡轮(lún)风扇发动机的(de)理论,从理论上(shàng)讲,旋翼的直径愈大愈好(hǎo)。同样(yàng)的核心发动机,产生(shēng)同样的循(xún)环功(gōng)率,所配合(hé)的旋翼(yì)直径愈(yù)大,则在旋翼上所产生的(de)升力愈大。事实上,由(yóu)于在(zài)能(néng)量转(zhuǎn)换(huàn)过程中(zhōng)有损失,旋翼(yì)也不可(kě)能制成无限大,所以,旋翼的(de)直径是有(yǒu)限制的。——般说(shuō),通过旋翼的(de)空气流(liú)量是通过涡轮轴(zhóu)发动机的空气流量的500-1000倍。
同涡轮轴发动(dòng)机(jī)和直升机常用的另(lìng)一(yī)种动力(lì)装置——活(huó)塞发动机采相比,涡(wō)轮轴(zhóu)发动机的功率重(chóng)量比要大得多,在2.5以上。而且就发动机所产(chǎn)生的功率来(lái)说,涡(wō)轮轴发动机(jī)也大(dà)得多,目(mù)前使用(yòng)中的(de)涡轮轴发动机所(suǒ)产生的功率,最高可达(dá)6000马力甚至(zhì)10000马力,活塞发动则相差很(hěn)远。在经济(jì)性上,涡轮轴发动(dòng)机的耗油率(lǜ)略高于最好的活塞式发动机,但它(tā)所用(yòng)的航空煤油要比前(qián)者(zhě)所用的汽油便宜,这在一(yī)定程度上得到了(le)弥补。当然,涡轮轴发(fā)动机也有其不(bú)足(zú)之处。它(tā)制造(zào)比较(jiào)困难(nán),制造成本也较高。特别是由于旋翼的转速(sù)更低,它需要比涡轮螺旋桨发动机更重更大的减速齿轮系统,有时它(tā)的重(chóng)量竟占(zhàn)发动机总重量一半以上(shàng)。

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