在工作(zuò)和构造上(shàng),涡(wō)轮轴发(fā)动机同涡轮螺桨发动机根相近(jìn)。它们(men)都是由涡(wō)轮风扇发动机的原理演变(biàn)而来,只不过后者将风扇变成(chéng)了(le)螺旋桨,而前者将风扇变成(chéng)了直升机的(de)旋翼。除此之外,涡(wō)轮(lún)轴发动机也(yě)有自(zì)己(jǐ)的特点:它一般装有自由涡轮(即不带动(dòng)压气机,专为(wéi)输出功率用的涡轮),而且主要用在直升机和垂直(zhí)/短距起落飞机上。
在构(gòu)造上,涡(wō)轮(lún)轴发(fā)动机也有进(jìn)气道、压气机、燃烧室和尾喷(pēn)管等燃气发生(shēng)器基本构造,但它一般都装有自由涡轮,前面的是两级普通涡(wō)轮,它带动(dòng)压气机,维持发动机工作,后面的二级是自由涡轮(lún),燃气(qì)在(zài)其中作功,通过传动轴专门(mén)用来带动直升机的(de)旋翼旋转,使它升空(kōng)飞行。此外,从涡(wō)轮流出来的燃气,经(jīng)过尾喷管(guǎn)喷出(chū),可(kě)产生一定的(de)推力,由于(yú)喷(pēn)速不大,这(zhè)种推力很小,如折合为功率,大约仅占总功率的十分之一(yī)左右。有时喷速过小(xiǎo),甚至(zhì)不产生什么推力。为(wéi)了(le)合理地安排(pái)直升机的结(jié)构,涡轮(lún)轴发动机(jī)的喷口(kǒu),可以向上,向下或向(xiàng)两(liǎng)侧,不象(xiàng)涡轮喷气发动机那样非向后不(bú)可。这(zhè)有利于直升(shēng)机设计时的总体安排。
涡轮轴发动机是用(yòng)于直升机的,它与旋翼配合,构成了(le)直升机(jī)的动力装置。按照涡(wō)轮风扇发动机的理(lǐ)论,从理论上讲,旋翼的直径愈大(dà)愈好。同(tóng)样的(de)核心发动机,产生同样的循环功率,所配合的旋翼直径愈(yù)大(dà),则(zé)在旋翼上(shàng)所(suǒ)产(chǎn)生的升力(lì)愈大(dà)。事实上,由于在(zài)能量(liàng)转(zhuǎn)换过程中有损失(shī),旋翼(yì)也不可能制成(chéng)无限大(dà),所以,旋翼(yì)的直径是有限(xiàn)制(zhì)的(de)。——般(bān)说,通过旋翼的空气流量是(shì)通过涡轮轴发动机的空气流量的500-1000倍(bèi)。
同涡轮轴发动机和直升机常用的(de)另一种动力装置——活塞发动机采(cǎi)相比,涡轮轴发动(dòng)机的功率重量比要大(dà)得(dé)多,在(zài)2.5以上。而且就发动(dòng)机所产(chǎn)生的功率来说,涡(wō)轮轴发动机也大得多,目前(qián)使用中的涡轮轴发动机所(suǒ)产生的功率(lǜ),最高可达6000马力甚至10000马力(lì),活塞发动则相差很远。在经济性上,涡轮轴发动机(jī)的耗油(yóu)率略高于最(zuì)好的活(huó)塞式(shì)发动(dòng)机,但它所用的航空(kōng)煤油(yóu)要(yào)比前者所用的汽(qì)油便宜,这在一定程度上得到了弥补。当(dāng)然,涡轮轴(zhóu)发(fā)动机也(yě)有其不足之处。它制造比较困难,制造成本也较高。特别是(shì)由于(yú)旋翼的转速更低,它需(xū)要(yào)比涡轮螺旋桨发动机(jī)更重更(gèng)大(dà)的减速齿轮系统,有时它的重(chóng)量竟占发动机总重量(liàng)一半(bàn)以(yǐ)上。

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