涡轴发动机概况
第九章涡轮轴发动机
第9章涡轮轴发动机Turbo-shaft engine第9.1节概述Introduction涡轮轴发动机简称涡轴发动机，是直升机的动力装置。
它的主要特点是燃气发生器出口的燃气所具有的可用功，几乎全部通过涡轮轴输出，带动直升机的旋翼和尾桨。
图9.1.1 涡轮轴发动机从20世纪50年代初期出现了涡轮轴发动机之后，在直升机动力装置领域，便逐渐代替活塞式发动机，成为主要的动力装置。
到目前，在2000kw以上的直升机动力装置中，它已占统治地位。
只有在小功率的动力装置中，还有少数直升机在使用活塞式发动机。
涡轮轴发动机作为直升机的动力装置，与活塞式发动机相比，它有着突出的优点。
首先是重量轻、体积小。
同样功率为600kw左右的发动机，它的重量还不到活塞式发动机的三分之一，大功率的发动机，它们的重量悬殊更大，采用涡轮轴发动机则更为有利。
其次是涡轮轴发动机没有往复运动的机件，所以振动小、噪声小。
但必需指出，在耗油率方面，目前与活塞式发动机相比，尚有一定的差距。
例如对小型的发动机，它们之间的耗油率约相差30%左右。
而对于大型的发动机，它们之间的水平已非常接近了。
此外在制造成本方面，小型涡轮轴发动机比较昂贵，因而在民用航空上，小功率涡轮轴发动机与活塞式发动机仍有一番竞争。
在当前涡轮轴发动机发展的过程中，人们非常重视以下两方面的问题：1、研制、开发中、小型涡轮轴发动机，主要是1000kw以下的发动机，以满足中、小型直升机动力装置的需要。
大型直升机的动力装置比较好解决，可以将燃气发生器功率相当的涡轮喷气发动机或涡轮风扇发动机稍加改造，就可成为涡轮轴发动机。
然而，必须注意到，小型的涡轮喷气发动机改型后就成为中型偏大的涡轮轴发动机，例如一台1500daN的涡轮喷气发动机属于小型的，用它的燃气发生器设计成涡轮轴发动机其功率约为3500kw左右，属于中等偏大的涡轮轴发动机。
用这样一台涡轮轴发动机就可以作为中型直升机的动力装置。
另一方面，为了直升机工作的安全可靠，一架直升机往往采用两台或三台动力装置。
涡轴发动机原理
涡轴发动机原理
涡轴发动机是一种利用涡轮机械原理来提供动力的引擎。
它通常由一个涡轮组和一个轴流压气机组成。
涡轮组由一个由高温高压气体驱动的涡轮和一个与之相连的轴组成。
当高压气体通过进气道进入涡轮组时，气体的动能被涡轮转化为机械能，使涡轮高速旋转。
涡轮通过轴将旋转的动能传递给轴流压气机。
轴流压气机是一个由数个叶片组成的转子，它的主要作用是将进入涡轮组的气体加压，并向燃烧室内供应高压气体。
当气体通过轴流压气机时，叶片的形状和布置使气体被迫在旋转中缩小的空间内流动，从而增加了气体的压力。
当气体经过压缩后，它会进入燃烧室，与燃料混合并点燃。
燃烧时释放的高温高压气体推动活塞向下移动，从而产生动力。
活塞运动引起曲轴转动，最终将动力传递给车轮或其他负载。
相比传统的内燃机，涡轴发动机具有更高的效率和更低的排放。
这是因为涡轴发动机利用了流体动力学原理，通过优化气体流动，提高了能量利用率。
此外，它还能够在高速旋转下提供更大的动力输出。
涡轴发动机广泛应用于航空、汽车和工业领域，成为现代化的动力选择。
涡轴发动机原理及结构
涡轴发动机原理及结构涡轴发动机是一种常见的内燃机，其原理和结构是如何的呢？涡轴发动机，也被称为涡喷发动机，是一种利用涡轮机械工作原理进行动力输出的内燃机。
它采用了旋转的涡轮来产生动力，通过压缩和燃烧空气燃料混合物，从而驱动发动机的工作。
涡轴发动机的原理和结构十分复杂，下面我们来详细介绍一下。
涡轴发动机的原理主要包括压气机、燃烧室和涡轮机三个部分。
首先，压气机负责将空气进行压缩，增加其密度和压力。
压缩后的空气经过燃烧室，与燃料混合后进行燃烧，释放出大量的能量。
最后，高温高压的燃气通过涡轮机，将能量转化为机械能，驱动涡轴发动机的工作。
涡轴发动机的结构主要包括涡轮、轴承、涡轮盘、压气机、燃烧室和喷嘴等部分。
涡轮是涡轴发动机的核心部件，由一系列叶片组成，叶片旋转时可以产生动力。
涡轮通过轴承与涡轮盘相连，实现动力的传递。
压气机由多个级别的叶轮和导向叶片组成，负责将空气进行压缩。
燃烧室是燃料与空气混合后进行燃烧的地方，而喷嘴则负责将燃料喷入燃烧室。
涡轴发动机的工作过程可以简单描述为：首先，涡轮叶片受到高温高压的燃气推动，开始旋转。
涡轮通过轴承与涡轮盘相连，将动力传递给涡轮盘。
涡轮盘与压气机相连，使压气机开始旋转，将空气进行压缩。
压缩后的空气进入燃烧室，与燃料混合后进行燃烧。
燃烧产生的高温高压燃气通过涡轮，将能量转化为机械能，继续推动涡轮叶片旋转。
涡轮旋转的同时，还会驱动压气机继续压缩空气，形成循环。
涡轴发动机具有许多优点。
首先，它具有较高的功率密度，能够提供较大的动力输出。
其次，涡轴发动机的效率较高，能够将燃料的能量充分转化为机械能。
此外，涡轴发动机还具有响应速度快、可靠性高、噪音低等特点，广泛应用于航空、航天、船舶和汽车等领域。
总结起来，涡轴发动机是一种利用涡轮机械工作原理进行动力输出的内燃机。
它通过压气机将空气进行压缩，经过燃烧室与燃料混合后进行燃烧，最终通过涡轮机将能量转化为机械能。
涡轴发动机具有复杂的结构和工作原理，但其具有较高的功率密度、效率高、响应速度快等优点，因此在各个领域得到广泛应用。
涡轴发动机
四、涡轮
小型涡轴发动机的涡轮，与压气机相似，二次流动 损失大，当前小型轴流式涡轮，主要的也 是冷却问 题。高压级叶片尺寸小，而冷却流路的缝隙不可能 按比例缩小，其结果使得占相当 大比例的空气流量 不能参加作功，用于冷却。这样会影响发动机方面 的性能。在这方面当前 努力的方向是在占一定比例 的冷却空气流量下，提高它的冷却效果，从而使涡 轮前燃气温度 有可能作进一步提高。
➢ 直升机的可用功率轴或者说功率杆给出燃气发生器可 以提供的最大功率。
➢ 该杆控制启动、停车、燃气发生器转速等。 ➢ 发动机的实际发出的功率则由负载要求轴即桨距杆确
定。负载要求轴与总距调节相连。
➢ 采用电子控制装置的发动机，旋翼恒速、负载分配、 超温限制、超扭限制等功能易于实现，自动地精确调 准保证旋翼转速下的功率要求。
第十章 涡轮轴发动机
1
▪ 概论 ▪ 基本工作原理和主要参数 ▪ 部件特点
2
▪ 涡轮轴发动机
➢ 燃气发生器后的燃气可用能全部用于驱动动力 涡轮而不在喷管内膨胀产生推力
➢ 动力涡轮轴上输出的功率可以用来带动直升机 的旋翼和尾桨
3
4
第一节 概论
▪ 涡轮轴发动机是直升机的动力装置。它的主要特点是燃 气发生器后的燃气所具有的可用能量 ，几乎全部通过涡
21
▪ 与活塞式发动机相比，主要的优点： 首先是重量轻， 体积小。同样功率为600kW左右的发动 机，它的重量还不到活塞式发动机的三分之一。大功率 的发动机，它们重量则悬殊更大，采用涡轮轴发动机则 更为利。 其次是涡轮轴发动机 没有往复运动的机件，所以振动小， 噪音小。但必须指出，在单位燃油消耗率方面，目前与 活塞式发动机相比，还有一定的差距。
▪ 要求减轻减速器的重量 非常重要的问题之一。
涡轴发动机的应用现状与发展探讨
涡轴发动机，又称为涡轮轴发动机或涡轮轴式发动机，是一种内燃机的类型。
它相对于传统的活塞式内燃机具有更高的能量密度、更低的振动和更轻的重量。
因此，在航空、海上和陆地交通等领域得到了广泛应用。
现阶段涡轴发动机的应用现状和发展可从如下几个方面进行探讨：1. 民航领域：在民航航空领域，涡轴发动机主要用于涡轮喷气式和涡轮螺旋桨式飞机。
这些飞机既可以用于客运，也可以用于货运。
涡轴发动机在这个领域的发展主要体现在提高燃油效率、降低噪音污染、减少废气排放以及提高可靠性和安全性等方面。
2. 通用航空领域：通用航空包括短程和区域运输、公务飞行、航空教育、农林喷洒等非定期飞行活动。
通用航空领域的小型涡轴发动机有很大的市场需求。
制造商致力于研发和改进适合该领域的涡轴发动机，比如紧凑型涡轴发动机、低成本发动机等，满足多样化的应用需求。
3. 军事领域：涡轴发动机在军事领域有着广泛的应用，如战斗机、武装直升机、无人机等。
这些应用对发动机有很高的性能要求，如高推力、高可靠性、低雷达截面积等。
在军事领域，制造商不断推出新型涡轴发动机，并在新技术、新材料等方面进行研究，以提高发动机性能。
4. 海事领域：船舶动力系统也广泛采用涡轴发动机。
涡轴发动机的高功重比、低振动使得其在速艇、游艇、巡逻艇等船舶上具有较高的应用潜力。
此外，某些海上工程船、潜艇等特殊用途也利用涡轴发动机作为动力来源。
5. 陆地交通领域：尽管陆地交通领域主要采用活塞式内燃机，但涡轴发动机在某些特殊场景中具有一定优势。
例如，在高速铁路、特种车辆和某些公共交通工具中，涡轴发动机可提供柔顺的动力输出和较低的噪音。
6. 新能源与发动机结合：随着技术的发展，涡轴发动机可以同新能源技术相结合。
涡轴发动机与电力驱动系统的混合动力系统可以为未来绿色交通提供新思路。
总之，涡轴发动机已经在多个领域发挥了重要作用，随着科技的不断进步，预计未来会有更多新型涡轴发动机问世，以满足不断变化的应用需求。
涡轴发动机原理
涡轴发动机原理
涡轴发动机是一种燃气轮机发动机，其工作原理是利用气体的压缩和膨胀来驱
动涡轴，从而产生动力。
涡轴发动机通常用于飞机和船舶等大型交通工具中，其高效率和高功率使其成为重要的动力来源。
首先，涡轴发动机的工作原理基于燃烧室中的燃烧过程。
燃烧室中的燃料与空
气混合并点燃，产生高温高压的燃烧气体。
这些燃烧气体被喷射到涡轴发动机的涡轮中，使涡轮旋转。
涡轮的旋转驱动涡轴，从而产生动力。
其次，涡轴发动机利用涡轮的旋转来压缩空气。
在涡轮旋转的过程中，空气被
迫通过涡轮叶片，从而增加了空气的压缩比。
这样的压缩过程使得进入燃烧室的空气更加密集，从而提高了燃烧效率。
同时，涡轴发动机利用涡轮的旋转来推动涡轴。
涡轴是发动机的输出轴，通过
涡轮的旋转，涡轴可以带动飞机的螺旋桨或者船舶的螺旋桨，从而产生推进力。
涡轴发动机的高功率和高效率使其成为航空和航海领域的重要动力来源。
此外，涡轴发动机还可以通过控制燃料的流量和空气的进气量来调节动力输出。
这种调节方式使得涡轴发动机在不同工况下都能够保持高效率和高性能，从而满足不同交通工具的动力需求。
总的来说，涡轴发动机利用气体的压缩和膨胀来产生动力，其工作原理基于燃
烧室中的燃烧过程和涡轮的旋转。
涡轴发动机具有高效率、高功率和灵活的动力调节方式，因此在航空和航海领域得到了广泛应用。
涡轴发动机的发展和应用将进一步推动交通工具的性能和效率的提升。
涡轴发动机功率密度
涡轴发动机功率密度
涡轴发动机是一种输出功率低、推进效率高、油耗低、噪音小的航空发动机，其功率密度是指单位体积或重量所产生的功率。
涡轴发动机功率密度的大小主要取决于其设计和制造工艺。
通常情况下，涡轴发动机的功率密度越高，其重量和体积就越小，因此可以提高飞机的性能和载荷能力。
涡轴发动机的功率密度一般在每立方厘米 1-10 千瓦之间，具体数值取决于发动机的型号、设计和使用条件等因素。
例如，某些小型涡轴发动机的功率密度可以达到每立方厘米 5 千瓦以上，而一些大型涡轴发动机的功率密度则相对较低。
总的来说，涡轴发动机功率密度是衡量其性能和技术水平的重要指标之一，对于飞机的性能和可靠性都有着重要的影响。
涡轴8(WZ8)发动机
涡轴8（WZ8）发动机
涡轴8（WZ-8）是中国研发的一种航空发动机，属于涡轴系列发动机的一员。
涡轴8发动机是一种高超音速发动机，主要用于推动高超音速飞行器，如无人侦察机、巡航导弹和高超音速飞行器等。
➢关于涡轴8发动机的具体技术参数和性能特点，目前没有公开的详细信息。
➢这些信息通常被视为保密，并且在军事领域的相关技术往往受到保密和限制。
➢因此，涡轴8发动机的具体设计和性能特点可能只有相关的军事和航空领域专家才了解。
➢需要注意的是，由于涡轴8发动机的具体细节未公开，所以关于它的更多信息可能难以获取。
《涡轴发动机》课件
生高温高压的燃烧气体。
3
排气
4
燃烧气体通过喷气口排出，产生推力， 推动飞机或工业设备前进。
压气
涡轴发动机中，压气涡轮通过高速旋转， 将大量空气压缩，提高空气密度。
膨胀
燃烧气体通过涡轮膨胀，将热能转化为 机械能，推动涡轴发动机的旋转。
涡轴发动机的优势和应用
高功率输出
涡轴发动机相对于传统发动机具有更高的功率 输出，适用于大型飞机和工业设备。
可靠性和耐久性
涡轴发动机经过长期工程实践验证，具有卓越 的可靠性和耐久性，适合长时间运行。
燃烧效率
涡轴发动机采用先进的燃烧技术，燃料利用率 高，减少了能源浪费和环境影响。
广泛应用
涡轴发动机广泛应用于航空、航天、军事和工 业领域，推动了现代工程技术的发展。
涡轴发动机的发展趋势
新材料与先进技术
燃烧效率的提升
涡轴发动机的原理
流体力学原理
涡轴发动机利用气体动力学和导流线理论，实现高效率的空气压缩和高温燃烧，从而产生冲 击推力。
热力学循环
涡轴发动机通过理想的布雷顿循环，在压缩、燃烧、膨胀和排气等过程中充分利用热能，将 化学能转化为机械能。
涡轴设计
涡轴发动机通过设计复杂的涡轮、压气机和燃烧室，实现高效的热能转换和引擎功率输出。
噪音减小与环保
涡轴发动机的发展趋势是采用新 材料和先进技术，提高功率密度、 减轻重量，并增强可持续性。
未来涡轴发动机将致力于提高燃 烧效率，减少对化石燃料的依赖， 并减少排放对环境的影响。
涡轴发动机的发展还将关注降低 噪音和环境污染，提升飞行体验 和可持续发展。
总结和展望
通过本课程，我们深入了解了涡轴发动机的原理、构造和工作过程，以及其 在航空和工业中的重要应用。期望这一先进技术在未来继续发展，推动社会 进步和工程科技的创新。涡轴发动机的构造Fra bibliotek齿轮传动
涡轴发动机(PPT)
2024年7月27日T * 1
共同工作线的求法
• 共同工作线的具体求法需要试凑
• 步骤：
–根据压气机设计点的参数和共同工作方程计算Cd
q(1 )
* k
1
* k
k*
1
C
•在等换算转速线上任取一点a •将a点的参数代入共同工作方程式，得C’
•比较Cd和C’，若两者差值小于允许误差，
2024年7月27日
2.4 非线性方程组
E1
f1
(
* K
,
T3*
,
* T
,
* TZ
)
E2
f
2
(
* K
,
T3*
,
* T
,
* TZ
)
E3
f3
(
* K
,
T3*
,
* T
,
* TZ
)
E4
f
4
(
* K
,
T3*
,
* T
,
* TZ
)
2024年7月27日
这个方程组是多元非线性方程组，而且无法用 显式表达，只能按照发动机流程热力计算步骤 进行计算才能得到偏差量E和试取值V之间的关 系。
T*=常数
燃气发生器共同工作方程
• 将各共同工作方程式联立，获得
共同工作方程
q(1 )
* k
1
* k
k*
1
C
将压气机特性图上所有使方程式
得到满足的点连成线获得燃气发 生器的共同工作线
2024年7月27日
燃气发生器共同工作线
• 一台几何不变的发动 机，当自由涡轮处于 临界工作状态时：
介绍各类型飞机发动机
介绍各类型飞机发动机各类型飞机发动机的介绍一、涡轮螺旋桨发动机涡轮螺旋桨发动机是一种常见的飞机发动机类型，主要用于小型飞机和地区航班。
它结合了涡轮和螺旋桨的特点，可以提供较大的推力和较低的燃油消耗。
涡轮螺旋桨发动机的工作原理是通过燃烧燃料产生高温高压气体，然后推动涡轮旋转，最后通过传动系统将动力传递给螺旋桨，产生推力。
二、涡喷发动机涡喷发动机是现代飞机中最常见的发动机类型之一。
它利用喷气原理产生推力，适用于各种类型的飞机。
涡喷发动机通过压缩空气、燃烧燃料并排出高速喷气流来产生推力。
它具有高推力、高效率和较低的燃油消耗等特点，被广泛应用于商用飞机和军用飞机。
三、涡扇发动机涡扇发动机是一种性能优越的发动机类型，常用于中大型喷气客机。
它结合了涡轮和喷气原理，具有高推力、低噪音和较低的排放等特点。
涡扇发动机通过压缩空气、燃烧燃料并排出高速喷气流产生推力，同时通过涡轮驱动风扇产生附加推力。
它的高效率和低噪音使其成为现代喷气客机的首选发动机。
四、涡桨发动机涡桨发动机是一种结合了涡轮和螺旋桨的特点的发动机类型，主要用于直升机和小型飞机。
涡桨发动机通过压缩空气、燃烧燃料并排出高速喷气流来产生推力，同时利用传动系统驱动螺旋桨产生附加推力。
涡桨发动机具有高推力、灵活性和良好的低速性能等特点，适用于垂直起降和短距离起降的飞机。
五、火箭发动机火箭发动机是一种产生巨大推力的发动机类型，主要用于航天器和导弹。
火箭发动机通过燃烧燃料和氧化剂产生高温高压气体，并将其排出产生推力。
火箭发动机具有高推力、高速度和短时间内产生大量推力的能力，但燃料消耗量较大。
它被广泛应用于航天领域，推动着人类探索太空的脚步。
六、活塞发动机活塞发动机是一种传统的内燃机发动机类型，主要用于小型飞机和私人飞机。
活塞发动机通过往复运动的活塞产生推力，通过连杆和曲轴传递动力。
它的工作原理类似于汽车发动机，通过燃烧燃料产生高温高压气体来推动活塞运动。
活塞发动机具有结构简单、维护容易和燃料适应性强等特点，但推力较小，燃油消耗较高。
《小型涡轴发动机》课件
随着环保意识的提高，排放性能成为评价涡轴发动机性能的重要指标之一。低排 放的涡轴发动机有助于减少对环境的负面影响，符合可持续发展的要求。
05
涡轴发动机的优化设计
设计目标与限制条件
设ห้องสมุดไป่ตู้目标
提高发动机性能，降低燃油消耗，减少排放，延长使用寿命。
限制条件
发动机尺寸、重量、成本、噪音、振动和温度等参数的限制。
压缩过程
压缩过程
在进气和做功冲程之间，活塞向上移动，将空 气压缩在气缸内。
压缩比
压缩前气缸内气体容积与压缩后气缸内气体容 积之比，称为压缩比。
压缩比对发动机性能的影响
压缩比越大，发动机效率越高，但过高的压缩比会导致爆燃和不正常燃烧。
燃烧过程
燃烧过程
在压缩行程结束后，火花塞产生电火花点燃可燃 混合气，气体燃烧产生高温高压气体。
控制系统
作用
控制发动机的启动、加速、减速和停车等操作。
工作原理
通过传感器检测发动机状态，控制器根据预设算法调节各部件的 工作参数。
性能要求
快速响应、稳定性好、可靠性高。
03
涡轴发动机的工作原理
工作循环
工作循环
指发动机工作时，每个气缸经历进气 、压缩、做功、排气四个冲程，完成 一个工作循环。
四个冲程
1 2
作用
将燃油与压缩空气混合并点燃，产生高温高压燃 气。
工作原理
燃油通过喷嘴喷入燃烧室，与压缩空气混合后被 点燃。
3
性能要求
燃烧稳定、燃油消耗低、排放物低。
涡轮
作用
利用高温高压燃气的能量驱动转子旋转。
工作原理
燃气通过涡轮叶片，将能量转化为机械能，驱动 转子旋转。
涡轴发动机原理及工作原理
涡轴发动机原理及工作原理
涡轴发动机是一种燃烧式内燃机，其工作原理基于涡轴的旋转运动。
涡轴发动机由一个中心轴——涡轴，以及多个排列在涡轴上的曲柄块组成。
当燃油进入涡轴发动机燃烧室时，曲轴在一定角速度下旋转，将涡轴带动进行自转。
同时，曲柄块也随着涡轴的自转以轴承为中心进行旋转。
在曲轴的旋转过程中，每个曲柄块都会在离心力的作用下远离涡轴，并且在曲轴上的轨迹上呈现出椭圆形轨道。
这种离心力使得每个曲柄块在扭矩传递过程中产生了切向力和法向力。
切向力就是沿着切线方向的力，导致曲柄块产生了旋转运动。
而法向力则是垂直于切线方向的力，使得曲柄块产生径向运动。
当曲柄块旋转一周后，涡轴和曲柄块的相对位置会发生变化。
曲柄块通过曲轴进行扭矩传递，将涡轴的旋转运动转化为线性运动，并驱动发动机的工作部件，如活塞、连杆等。
涡轴发动机工作过程中，燃油被注入到燃烧室中，通过点燃燃油产生爆炸推动活塞运动，传递力到曲柄块，曲轴旋转带动涡轴进行自转。
涡轴的旋转运动将动能转化为机械能，推动发动机正常运行。
通过涡轴发动机的工作原理，我们可以实现高效率的能量转化和功率输出，使得发动机具备较高的动力性能和经济性能。
涡
轴发动机具有结构简单、体积小巧、重量轻的特点，在航空、船舶、汽车等领域应用广泛。
航空涡轮轴发动机简介
航空涡轮轴发动机简介航空涡轮轴发动机,或简称为涡铀发动机,是一种输出轴功率的涡轮喷气发动机。
法国是最先研制涡轴发动机的国家。
50年代初,透博梅卡研制成一种只有一级离心式叶轮压气机、两级涡轮的单转于、输出轴功率的直升机用发动机,功率达到了206kW(280hp),成为世界上第一台直升机用航空涡轮轴发动机,定名为“阿都斯特—l”(Artouste—1)。
首先装用这种发动机的直升机是美国贝尔直升机生产的Bell47(编号为XH—13F),于1954年进行了首飞。
涡轴发动机的主要机件与一般航空喷气发动机一样,涡轴发动机也有进气装置、压气机、燃烧室、涡轮及排气装置等五大机件,涡轴发动机典型结构如下图所示。
进气装置由于直升机飞行速度不大,一般最大平飞速度在350km/h以下,故进气装置的内流进气道采用收敛形,以便气流在收敛形进气道内作加速流动,以改善气流流场的不均匀性。
进气装置进口唇边呈圆滑流线,适合亚音速流线要求,以避免气流在进口处突然方向折转,引起气流分离,为压气机稳定创造一个好的进气环境。
有的涡轴发动机将粒子分离器与进气道设计成一体,构成“多功能进气道”,以防止砂粒进入发动机内部磨损机件或者影响发动机稳定,这种多功能进气道利用惯性力场,使含有砂粒的空气沿着一定几何形状的通道流动。
由于砂粒质量较空气大,在弯道处使砂粒获得较大的惯性力,砂粒便聚集在一起并与空气分离,排出机外(见下图)。
压气机压气机的主要作用是将从进气道进入发动机的空气加以压缩,提高气流的压强,为燃烧创造有利条件。
根据压气机内气体流动的特点,可以分为轴流式和离心式两种。
轴流式压气机,面积小、流量大;离心式结构简单、较稳定。
涡轴发动机的压气机,其结构形式几经演变,从纯轴流式、单级离心、双级离心到轴流与离心混装一起的组合式压气机。
当前,直升机的涡轴发动机大多采用的是若干级轴流加一级离心所构成的组合压气机。
例如,国产涡轴6、涡轴8发动机为l级轴流加1级离心构成的组合压气机;“黑鹰”直升机上的T700发动机其压气机为5级轴流加上l级离心。
涡轴发动机原理
涡轴发动机原理涡轴发动机是一种新型的发动机，它采用了涡轴技术，通过涡轴的旋转来实现动力输出。
涡轴发动机具有高效、节能、环保等优点，因此备受关注。
那么，涡轴发动机的原理是什么呢？首先，我们来了解一下涡轴的概念。
涡轴是一种能够将气流动能转化为机械能的装置，它由多个螺旋形叶片构成，当气流通过涡轴时，叶片会受到气流的冲击而旋转，从而产生动力。
涡轴可以用于风力发电、汽车增压等领域，其原理是利用气流的动能来驱动涡轴旋转，从而实现能量转换。
涡轴发动机则是将涡轴技术应用于发动机领域的一种创新型发动机。
它的工作原理是利用气流的动能来带动涡轴旋转，再通过传动装置将涡轴的旋转动能转化为机械动力输出。
与传统的内燃机相比，涡轴发动机不需要燃烧燃料来产生动力，而是利用气流的动能直接驱动涡轴旋转，因此具有更高的能量利用率和更低的排放。
涡轴发动机的原理可以简单概括为气流动能转化为机械动力输出。
当气流通过涡轴时，叶片受到气流的冲击而旋转，这种旋转运动被传递到传动装置，最终驱动发动机输出动力。
涡轴发动机利用了气流的动能，避免了燃料燃烧产生的污染物，因此具有更好的环保性能。
除此之外，涡轴发动机还具有高效节能的特点。
由于其原理是直接利用气流动能转化为机械动力，因此能够更充分地利用能源，提高能量利用率。
与传统的内燃机相比，涡轴发动机在相同功率输出下能够更节省能源，减少能源浪费。
总的来说，涡轴发动机的原理是利用涡轴技术将气流的动能转化为机械动力输出。
它具有高效、节能、环保等优点，是未来发动机发展的一个重要方向。
随着技术的不断进步，相信涡轴发动机将会在各个领域得到更广泛的应用，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
斜流离心式涡轴发动机
斜流离心式涡轴发动机引言近年来，随着航空航天技术的不断发展，涡轴发动机作为一种新型的动力装置逐渐被人们所重视。
斜流离心式涡轴发动机作为其一种具有独特结构和性能优势，越来越受到研究者的关注。
本文将介绍斜流离心式涡轴发动机的基本原理、工作过程以及未来发展方向。
一、斜流离心式涡轴发动机的基本原理斜流离心式涡轴发动机是一种将涡轴技术与离心力相结合的新型动力装置。
其基本原理是利用高速气流通过涡轴叶片的旋转而产生的离心力来驱动发动机转子旋转，从而实现动力输出。
相较于传统的涡轮增压发动机，斜流离心式涡轴发动机有以下优势：1. 提高动力输出：由于利用涡轴叶片的旋转产生离心力，斜流离心式涡轴发动机可以实现更高的动力输出，从而提高动力性能。
2. 减少能量损失：传统的涡轮增压发动机在气流通过涡轮叶片时会产生较大的能量损失，而斜流离心式涡轴发动机通过离心力驱动转子旋转，减少了能量损失。
3. 提高效率：由于利用离心力驱动转子旋转，斜流离心式涡轴发动机的效率明显高于传统的涡轮增压发动机。
二、斜流离心式涡轴发动机的工作过程1. 压气机：气流经过进气口进入压气机，叶轮驱动气流旋转并压缩，增加气流的压力和温度。
2. 燃烧室：压缩后的气流进入燃烧室，与燃料混合燃烧产生高温高压气体。
3. 涡轴：高温高压气体经过涡轴叶片的旋转产生离心力，驱动涡轴转子旋转。
4. 推进器：涡轴转子旋转带动风扇叶片一起旋转，产生推进力推动飞机前进。
5. 排气口：燃烧后的废气排出机外，完成一个循环。
三、斜流离心式涡轴发动机的未来发展方向斜流离心式涡轴发动机作为一种新型的动力装置，具有较好的发展前景。
未来，斜流离心式涡轴发动机可能在以下方面实现更好的性能和应用：1. 提高动力输出：通过优化叶片设计、改进工艺制造等手段，提高涡轴发动机的动力输出，满足不同应用场景的需求。
2. 提高燃烧效率：燃烧室是涡轴发动机的重要组成部分，通过改进燃烧室结构、优化燃烧过程，提高燃烧效率，减少能源消耗。
第二十章涡轴发动机
燃气涡轮发动机第二十章涡轴发动机⏹20.1 燃气发生器和自由涡轮⏹20.2 功率匹配和扭矩限制3涡轴发动机20.1 燃气发生器和自由涡轮 如果发动机自由涡轮的输出轴经过减速器带动旋•发动机转子转速必需经过减速器减速后驱动旋翼。
•直升机不同飞行状态所要求的不同功率可以通过改变•旋翼桨叶尺寸很大，发动机转子转速必需经过减速器•旋翼转速改变带来离心力的很大变化，希望旋翼转速恒定，由自由涡轮来驱动旋翼将极为方便。
旋翼恒速即自由涡轮恒速，功率的改变则靠桨距改变，相应改变燃气发生器转速实现。
20.2 功率匹配和扭矩限制 功率匹配：•直升机大多采用多台发动机，它们驱动共同的旋翼。
输出功率相同对直升机的强度是有利的。
•匹配最大原理：如果使用两台发动机，将两台发动机扭矩小的发动机将增加燃油流量，增大输出扭矩，直可以防止扭矩负载分配回路将好的发动机功率减少去6涡轴发动机20.2 功率匹配和扭矩限制•为直升机提供动力的多台发动机输出扭矩相加，并且与预定的扭矩限制值比较。
如果总扭矩超同时减少各台出扭矩。
•自由涡轮（动力涡轮）转速调节器，始终保持转速恒定。
•排气温度限制器保持涡轮温度不超限。
20.2 功率匹配和扭矩限制 可用功率轴（功率杆）和负载要求轴（桨距杆）般发动机的功率杆和停车杆，但功能不同。
•直升机的可用功率轴或者说功率杆给出燃气发生器可以提供的最大功率。
•该杆控制启动、停车、燃气发生器转速等。
发动机的实际发出的功率则由桨距杆确定。
负载要求轴与总距调节相连。
•采用电子控制装置的发动机，旋翼恒速、负载分配、准保证旋翼转速下的功率要求。
⏹1、匹配最大原理是什么？⏹如果使用两台发动机，将两台发动机的扭矩做比的发动机将增加燃油流量，增大输出扭矩，直到与扭矩大的发动机相等。
这称为匹配最大原理，减少去匹配功率受到限制的发动机。
⏹⏹涡轴发动机有可用功率轴（功率杆）和负载要求轴（桨距杆）以提供的最大功率。
•发动机的实际发出的功率则由负载要求轴即桨距杆确⏹3、为什么现代涡轮轴发动机控制采用电子控制装置答案要点：答：这是因为采用电子控制装置功能易于实现,而且能自动精确地调准保证旋翼转速下的功率要求。
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涡轮轴发动机概况
只想纯蠢的宅
【摘要】涡轮轴发动机作为有人及无人直升机的主要动力装置,在各类发动机中具有不可替代的地位。
本文结合国外涡轴发动机的技术发展历程以及军用涡轴发动机的发展历程,介绍了几种典型军用涡轴发动机的性能特点及各国现役军用涡轴发动机的装备情况;分析并总结了涡轴发动机的工作原理技术特点，预测了涡轴发动机的有关技术趋势。
【关键词】涡轴发动机工作原理特点应用发展
1 引言
作为驱动直升机旋翼而产生升力和推进力的动力装置,可分为活塞式发动机和涡轮轴发动机。
相对于活塞发动机来说,涡轴发动机功重比大、振动小、便于维修,且最大截面较小，可以大大提高直升机气动力性能。
因此,从20世纪50年代开始,涡轴发动机逐步取代活塞发动机,成为直升机的主要动力装置。
随着科技的发展和直升机动力的需求，涡轴发动机的研究与发展愈显重要。
2 涡轮轴发动机工作原理
涡轮轴发动机是航空燃气涡轮发动机中的一种。
在核心机或燃气发生器后，加装一套涡轮，燃气在这后一涡轮（动力涡轮或低压涡轮）中膨胀，驱动它高速旋转并发出一定功率，动力轴穿过核心机转子，通过压气机前的减速器减速后由输出轴输出功率，就组成了涡轴发动机。
以此涡轮轴发动机按有无自由涡轮（动力涡轮与核心机机械连接为一体）分为自由涡轮式和定轴式。
但大体上涡轮轴发动机由进气装置、压气机、燃烧室、燃气发生器涡轮、动力涡轮（自由涡轮）、排气装置及体内减速器（因为其涡轮轴转速极高，需要设减速器来水平输出功率。
）、附件传动装置等部件构成。
图1 涡轮轴发动机基本结构示意图
2.1 涡轮轴发动机特点
（1）定轴式涡轮轴发动
机（图2）具有功率传送方
便，结够简单等优点。
但其
自身的起动性，加速性以及
需要大的减速器使它仅用于功率较小的发动机中。
而自由涡轮式（图3）则起动性好，工作稳定，加速性和经济性好。
但其结构比较复杂。
（2）由于直升机工作时会吹起大量空气和地面上的灰尘颗粒，会打坏叶片，堵塞冷却通道，这对发动机的工作极为不利。
所以在涡轮轴发动机上会装上滤网、粒子分离装置等。
（3）在压气机方面，其结构形式几经演变，从纯轴流式、单级离心、双级离心到轴流与离心混装一起的组合式压气机。
当前，直升机的涡轴发动机大多采用的是若干级轴流加一级离心所构成的组合压气机。
例如，国产涡轴6、涡轴8（增压比8.0）发动机为l级轴流加1级离心构成的组合压气机；“黑鹰”直升机上的T700发动机（图4）其压气机为5级轴流加上l级离心。
增压比是评估压气机性能的重要指标。
现代直升机装用的涡轴发动机，要求压气机的总增压比越来越高，有的已使增压比达到20，以使发动机获取尽可能高的热效率和轴功率。
美国于20世纪90
年代研制的新一代涡轮轴发动机T-800（图5）双级离心式压气机，其总增压比为14.1。
(4)燃烧室多为回流环形,高效的喷射和燃烧技术,采用耐高温材料和先进的冷却手段。
T700的火焰筒采用气膜冷却和冲击冷却,RTM322的火焰筒头部采用分段气膜冷却,火焰筒内外环的冷却结构用薄板材料冲压焊接形成分段冷却气膜缝槽,并有热障涂层,火焰筒壁温低于850℃。
T800的弯管外壁组件采用了全气膜发散冷却,内壁采用气膜缝槽冷却结构。
(5)采用新型单晶合金涡轮、粉末合金盘技术和新的叶片冷却技术,转子叶片带冠或整体式叶轮。
T800和MTR390的燃气发生器涡轮分别采用了2级气冷单晶叶片和单级跨音速气冷叶片,涡轮进口温度达1600K。
(6)控制系统采用全权数字式电子控制系统( FADEC)。
运用监控系统状态与故障诊断系统(EMS),能够自主进行决策和调整。
应用先进的数字化通讯技术,使空中和地面EMS中心实现实时数据传输,提高发动机监测和诊断的实时性。
依靠多变量控制技术,采用先进控制模式进行高效的发动机故障监控与诊断。
(7)使用先进的红外抑制器。
美国AH-64“阿帕奇”直升机上安装的三个矩形引射器和红外散热片的抑制装置,比用冷却风扇相比,直升机重量减少182kg,红外信号只有无抑制装置红外信号的6%。
在1991年的海湾战争中其立下了汗马功劳。
图2 定轴式涡轮轴发动机
图3 自由式涡轮轴发动机
2.2 涡轮轴发动机应用
随着涡轮轴发动机优异性能的体现，其基本上取代了活塞式发动机作为了直升机的动力装置。
1955年透博梅卡公司研制出第一台阿都斯特1型涡轮轴发动机装“云雀”II直升机后,从20世纪50年代中期开始，涡轮轴发动机产品和技术不断发展升级,至今已发展了4代。
第1代涡轮轴发动机是20世纪50年代研制,并于60年代开始服役,主要代表机型有阿都斯特、T53、宁巴斯等发动机。
第2代涡轮轴发动机是20世纪60年代研制的,主要代表机型有T63、T64、诺姆、赫耶C、TV2-117A和T53的改进型T53-L-703等发动机。
第3代涡轮轴发动机于20世纪70年代设计,于80年代投产。
主要代表机型有法国透博梅卡公司研制的TM333、美国GE公司研制的T700-GE-701（图4）、俄罗斯克里莫夫设计局研制的TV3-117VM等发动机，分别装备AS322、UH-60A、AH-64A、米-24等。
与前2代涡轴发动机相比,这代涡轴发动机,通过改进气动设计和材料,使转动部件的循环数大大增加;通过采用气冷涡轮叶片,使涡轮进口温度达到1100~1300℃。
第4代于80年代末开始研制,代表型号有美国的T800-LHT-800（图5）、英、法联合研制的RTM322、德法英联合研制的MTR390和俄罗斯的TVD1500,分别用于RAH-66、NH-90、EH-101、PAH-2/HAP和卡-52等。
世界上最大的涡轮轴发动机是D-136,起飞功率达7500kW,应用于最大的直升机米-26。
倾转旋翼机V-22以T406涡轮轴发动机为动力,打破常规旋翼机400km/h的飞行速度上限,最大速度可达638km/h。
在国产涡轮轴发动机方面，装备于直8直升机上的WZ6发动机，装于直9直升机上的WZ8发动机，装备国产涡轴-9发动机(1000KW级)的量产型武直-10等。
图4 T700发动机
图5 T800发动机
3 结语：涡轮轴发动机的发展
涡轮轴发动机作为直升机的动力,由于直升机的特点决定了其用途十分广泛。
从某种意义上讲,在国民经济和社会公共事务中使用直升机,是个国家经济和技术发达的一种重要标志。
从一定意义上讲,一个国家的军队中直升机(包括运输、侦察、武装直升机)装备的数量多少,是其战斗力强弱的一个重要标志。
为了满足21世纪军用直升机的需求,世界上有关国家均在对现有涡轮轴发动机进行改进改型的同时,正在努力发展下一代涡轮轴发动机。
未来涡轴发动机技术将进一步提升,发动机的增压比将达到20~30,涡轮进口温度达到1600~2000K,寿命普遍可超过6000小时，美国陆军“未来战斗系统”设想的重型直升机要求达25吨级,X2X3等新型直升机的发展和直升飞
车等组合飞行器的出现,同时为克服涡轮轴发动机和直升机传统的传动减速装置十分笨重，国外已开始研究喷气旋翼和翼尖喷气发动机及液压传动减速系统。
未来，涡轮轴发动机将迎来一场革命。