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涡桨,涡轮,涡喷轴,发动机简介,以及其得失介绍一下?

作者:机械网
文章来源:本站

  涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机均属于燃气涡轮发动机。涡轮喷气发动机(涡喷发动机)是出现最早的燃气涡轮发动机,其构造相对简单,主要由压气机、涡轮和燃烧室构成。在工作时,从前端吸入大量的空气,经过压气机增压后进入燃烧室,与燃料混合燃烧形成高温高速的燃气向后喷出,燃气在经过涡轮时,一部分能量带动涡轮叶片旋转,再经传动轴带动压气机做功,其余大部分燃气经由喷管向后喷出提供推力。由于大多数情况下涡喷发动机的排气速度超过音速,燃气仍有相当一部分能量未被利用,而单纯的提高涡轮前温度会降低发动机热效率,因此充分利用燃气的剩余能量就显得十分必要。由此出现的涡轮风扇发动机(涡扇发动机)实际上就是在涡喷发动机的后方再增加若干低压(低速)涡轮,这些涡轮带动一定数量的风扇,继续消耗掉一部分涡喷发动机的燃气排气动能,从而进一步降低燃气排出速度。而风扇吸入的气流一部分如涡喷发动机一样,送进压气机(术语称“内涵道”)增压燃烧做功,另一部分则直接从涡喷发动机壳外围向外排出(“外涵道”)提供推力。所以,涡扇发动机的推力实际上就由两部分组成:由内涵道流出的高压燃气和由外涵道流出的低压空气。二者混合以后既降低了排气速度,提高了推进效率;又增大了流量,提高了推力,因而在综合性能上比涡喷发动机有明显提高。尽管涡扇发动机提高了推进效率,但是在低速情况下,涡扇发动机的效率仍不及活塞发动机,因此有人想到利用涡轮来驱动螺旋桨,既提高了低速推进效率,又克服活塞发动机振动大的缺点。这就是涡轮螺旋桨发动机(涡桨发动机),它在推进原理上与活塞螺旋桨发动机相同,区别之处在于动力来源。涡桨发动机在构造上与涡扇发动机相似,不同之处在于涡桨发动机在涡轮处安装有更多的叶片,从而通过燃气获得更多的能量来驱动螺旋桨。从某种意义上来说,涡桨发动机可以看做是外涵道无限大的涡扇发动机。另外,由于低压涡轮的转速很高,不能直接驱动螺旋桨,因此还需要安装若干组减速齿轮,这要增加相当的重量代价。涡轮轴发动机是从涡桨发动机演变而来的,涡桨发动机带动的是螺旋桨,而涡轴发动机带动的则是直升机的旋翼。区别在于涡轴发动机有一个特殊的自由涡轮,自由涡轮只向外输出轴功率,不带动压气机。

  

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