渦***率級發動機原理概括

　　　渦輪發動機的原理-渦輪軸發動機

　　航空渦輪軸發動機，或簡稱為渦鈾發動機，是一種輸出軸功率的渦輪噴氣發動機，僅供網友參考。

　　渦輪軸發動機的誕生渦輪軸發動機首次正式試飛是在1951年12月。作為直升機的新型動力，兼有噴氣發動機和螺旋槳發動機特點的渦輪軸令直升機的發展更進一步。當時渦輪軸發動機還劃入渦輪螺槳發動機一類。隨著直升機的普及和其先進效能的體現，渦輪軸發動機逐漸被視為單獨的一種噴氣發動機。

　　在1950年時，透博梅卡***Turbomeca***公司研製成“阿都斯特-1”***Artouste-1***渦輪軸發動機。該發動機只有一級離心式葉輪壓氣機，有兩級渦輪的輸出軸，功率達到了206千瓦***280軸馬力***，成為世界上第一臺實用的直升機渦輪軸發動機。首先裝用這種發動機的是美國貝爾直升機公司生產的Bell47***編號為XH-13F***，1954年該機首飛。到了50年代中期，渦輪軸發動機開始為直升機設計者所大量採用。

　　渦輪軸發動機的原理

　　渦輪軸發動機與渦輪螺旋槳發動機相似，曾經被劃入同一分類。它們都由渦輪噴氣發動機演變而來，渦槳發動機驅動螺旋槳，渦輪軸發動機則驅動直升機的旋翼軸獲得升力和氣動控制力。當然渦輪軸發動機也有自己的特色：通常帶有自由渦輪，而其他形式的渦輪噴氣發動機一般沒有自由渦輪。

　　渦輪軸發動機具有渦輪噴氣發動機的大部分特點，也有著進氣道、壓氣機、燃燒室和尾噴管等基本元件。其特有的自由渦輪位於燃燒室後方，高能燃氣對自由渦輪作功，通過傳動軸、減速器等帶動直升機的旋翼旋轉，從而升空飛行。自由渦輪並不像其他渦輪那樣要帶動壓氣機，它專門用於輸出功率，類似於汽輪機。做功後排出的燃氣，經尾噴管噴出，能量已經不大，產生的推力很小，包含的推力大約僅佔總推力的十分之一左右。因此，為了適應直升機機體結構的需要，渦輪軸發動機噴口可靈活安排，可以向上，向下或向兩側，而不一定要向後。儘管渦輪軸發動機內，帶動壓氣機的燃氣發生器渦輪與自由渦輪並不機械互聯，但氣動上有著密切聯絡。對這兩種渦輪，在氣體熱能分配上，需要隨飛行條件的改變而適當調整，從而取得發動機效能與直升機旋翼效能的最優組合。

　　參照渦輪風扇發動機理論，渦輪軸發動機帶動的旋翼的直徑應該越大越好。因為同一個的核心發動機，所配合的旋翼直徑越大，在旋翼上所產生的升力就越大。但能量轉換過程總是有損耗的，旋翼限於材料品質也不可能太大，所以旋翼的直徑是有限制的。以目前的水平計算，旋翼驅動的空氣流量一般是渦輪軸發動機內空氣流量的500到1000倍。

　　直升機飛得沒有固定翼飛機快，最大平飛速度通常在350千米/小時以下，因此渦輪軸發動機的進氣口設計也較為靈活。通常把內流進氣道設計為收斂形，驅使氣流在收斂時加速流動，令流場更加均勻。進口脣邊呈流線形，適合亞音速流線要求，避免氣流分離，保證壓氣機的穩定工作。此外，由於直升機飛得離地面較近，一般必需去除進氣中雜質，通常都有粒子分離器。粒子分離器可以與進氣道設計成一體。分離器設計為一定螺旋形狀，利用慣性力場，使進氣中的砂粒因為質量較大，在彎道處獲得較大的慣性力，被甩出主氣流之外，通過分流排出進氣道之外。

　　儘管渦輪軸發動機排氣能量不高，但對於敵方紅外探測裝置來說仍然是相當客觀的目標。發動機排氣是直升機主要熱輻射源之一。作戰直升機必須減小自身熱輻射強度，要採用紅外抑制技術。一方面，要設法降低發動機外露熱部件的表面溫度，更重要的是，要將外界冷空氣引入並混合到高溫徘氣熱流中，從而降低溫度，沖淡二氧化氯的濃度，降低紅外特徵。先進的紅外抑制技術通常將排氣裝置、冷卻空氣道以及發動機的安裝位置作為完整、有效的系統進行設計製造。

　　我們知道，壓氣機包括分為軸流式和離心式兩種。軸流式壓氣機，面積小、流量大;離心式結構簡單、工作較穩定。渦輪軸發動機從純軸流式開始，發展了單級離心、雙級離心到軸流與離心混裝一起的組合式壓氣機，歷經多次變革。目前渦輪軸發動機一般採用若干級軸流加一級離心構成組合壓氣機，兼有兩者的優點。國產渦軸-6、渦軸-8發動機為1級軸流加1級離心構成的組合壓氣機;“黑鷹”直升機上的T700發動機採用5級軸流加1級離心壓氣機。壓氣機部件主要包括進氣導流器、壓氣機轉子、壓氣機靜子及防喘裝置等。壓氣機轉子是一個高速旋轉的組合件，軸流式轉子葉片呈葉柵排列安裝在工作葉輪周圍，離心式轉子葉片則呈輻射形狀鑄在葉輪外部。壓氣機靜子由壓氣機殼體和靜止葉片組成。轉子旋轉時，通過轉子葉片迫使空氣向後流動，不僅加速了空氣，而且使空氣受到壓縮，轉子葉片後面的空氣壓強大於前面的壓強。氣流離開轉子葉片後，進入起擴壓作用的靜子葉片。在靜子葉片的通道，空氣流速降低、壓強升高，得到進一步壓縮。一個轉子加一個靜子稱為一級。衡量空氣經過壓氣機被壓縮的程度，常用壓縮後與壓縮前的壓強之比，即增壓比來表示。