涡轮轴发动机的诞生
涡轴发动机的工作原理
涡轴发动机的工作原理
涡轴发动机是一种特殊的内燃机，其工作原理如下：
1. 压气机将外部的空气吸入并压缩，然后供给给燃烧室。
2. 在燃烧室中，压缩的空气与燃油混合并点燃，产生燃气。
3. 燃气沿火焰筒向前流动，同时与火焰筒中部的若干小孔流入的空气掺混，降低燃气温度。
4. 经过掺混降温后的燃气流到燃烧室头部，一部分进入燃气发生器涡轮的导向器，另一部分则由掺混孔内进入，与燃烧的燃气掺混，使燃烧室的出口温度场达到涡轮的要求。
5. 核心机的高温燃气首先流过驱动压气机的高压涡轮（燃气发生器涡轮），然后流过动力涡轮。
通过动力涡轮轴将轴功率传输给减速器，进而驱动直升机旋翼。
以上内容仅供参考，如需更专业的解释，建议咨询航空发动机专家或查阅航空发动机相关书籍。
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。
涡轮增压发动机发展史
涡轮增压发动机发展史涡轮增压发动机（Turbocharged Engine）是一种利用废气能量驱动涡轮增压器来提高发动机进气量和增加发动机输出功率的一种技术。
涡轮增压发动机的发展历史可以追溯到20世纪初。
早在19世纪末，人们就开始研究利用废气能量来提高发动机性能。
1905年，瑞典工程师阿尔弗雷德·贝尔塔（Alfred Büchi）首次提出了涡轮增压器的概念。
他设计了一种能够利用废气能量来驱动涡轮增压器的发动机。
然而，由于当时的材料和制造工艺的限制，这个概念并没有得到实际应用。
直到20世纪20年代，随着航空工业的发展，涡轮增压技术才开始被广泛应用于航空发动机中。
涡轮增压技术的出现使得飞机可以在高海拔地区和高速飞行时获得更高的功率输出。
这对于提高飞机的性能和可靠性非常重要。
随着航空工业的进步，涡轮增压技术逐渐应用于汽车发动机中。
20世纪50年代，汽车制造商开始研发和生产涡轮增压汽车发动机。
最早应用涡轮增压技术的汽车是奥斯汀·西尼（Austin Se7en）汽车。
这款车搭载了一台1.0升涡轮增压发动机，输出功率达到了34马力。
随着涡轮增压技术的不断成熟和发展，涡轮增压汽车发动机在性能和经济性方面取得了显著的突破。
涡轮增压技术可以提高发动机的进气量，使得发动机在相同排量下获得更高的功率输出。
同时，由于涡轮增压技术可以提高燃烧效率，使得发动机在相同功率输出下减少燃油消耗。
这使得涡轮增压汽车发动机成为了许多汽车制造商的首选。
随着涡轮增压技术的不断进步，涡轮增压汽车发动机的性能和经济性也得到了进一步提升。
现代涡轮增压汽车发动机采用了先进的涡轮增压器和进气系统设计，使得发动机在低转速时就能够获得较高的扭矩输出，提高了汽车的起步加速性能。
同时，涡轮增压技术还可以通过调节涡轮增压器的工作方式来实现不同转速范围内的最佳性能输出。
除了在传统汽车领域中的应用，涡轮增压技术还被广泛应用于赛车领域。
涡轮轴发动机原理
涡轮轴发动机原理
涡轮轴发动机是一种常见的内燃机，利用涡轮轴的旋转来产生动力。
它的工作原理是将高速排气气流引导到轮叶上，使其转动，并通过轴连接到压缩机，从而增加进气量和增压效果。
涡轮轴发动机由两个主要部分组成：涡轮和轴。
涡轮是一个轮型装置，其上装有多个叶片，可以以高速旋转。
轴是将涡轮与压缩机连接起来的一个组件。
涡轮的工作原理基于牛顿第三定律：每个作用力都有一个等大但方向相反的反作用力。
在发动机工作时，燃烧室中的高温高压气体会被喷射到涡轮上，气体的作用力使涡轮产生一个反作用力，从而使其开始旋转。
旋转的涡轮会带动轴一起旋转。
轴连接到压缩机，通过旋转将进气量增加并产生增压效果。
当增压后的气体进一步进入燃烧室时，它会提供更多的氧气和燃料混合物，从而增加了燃烧效率和动力输出。
值得注意的是，涡轮轴发动机的工作原理与涡轮增压器类似，但两者有一些关键区别。
涡轮轴发动机是通过燃料燃烧来产生动力，而涡轮增压器是利用流体动力来增加进气量。
此外，涡轮轴发动机还可以利用废气能量来提供额外的动力，从而进一步提高燃烧效率。
总之，涡轮轴发动机是一种利用涡轮轴旋转产生动力的内燃机。
通过增加进气量和增压效果，它能够提高燃烧效率，并为车辆或机器提供更大的动力输出。
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。
涡轮发动机
涡轮发动机目录工、简介： (1)2、发展沿革： (1)3、系统讲解： (2)①构造： (2)I1、燃烧室： (5)II1涡轮机： (5)V、喷管： (6)V1加力燃烧室： (7)②涡喷发动机： (8)③涡扇发动机： (10)IX简介： (10)II1矢量发动机： (13)④涡桨发动机： (14)⑤涡轴发动机： (15)1、简介：涡轮发动机（TUrbMeeagMe,或常简称为TUrbMe）是一种利用旋转的机件自穿过它的流体中汲取动能的发动机形式，是内燃机的一种。
常用作飞机与大型的船舶（船舶工业上称之为燃气轮机）或车辆的发动机。
这里我们主要介绍航空涡轮发动机。
2、发展沿革：1937年4月12日，英国科学家弗兰克•惠特尔发明的世界上第一台离心式涡喷发动机首次运转成功。
这标志着人类航空业即将步入喷气时代。
1942年7月18日，由纳粹德国梅塞施密特飞机公司所设计的Me-262喷气式战斗机首次飞上天空，这是人类航空史上喷气式发动机的首次实用，Me-262也因此成为了人类航空史上第一种投入实用的喷气式飞机。
Me-262的主要型号A-Ia搭载了两台容克JUM0004轴流式发动机。
后续型号A-Ib换装了两台宝马BMWOO3轴流式发动机，但产量少。
改进型号C-Ia机尾装有瓦尔特509火箭引擎的后燃器作动力助推器的实验型拦截机，仅有一架原型机。
1949年7月27日，史上第一架喷气式民航客机"彗星”号原型机首次飞行，这标志着喷气式飞机首次走向商用。
“彗星”式客机由英国德•哈维兰公司研制。
搭载四台劳斯莱斯/罗尔斯罗伊斯AvonMk524涡喷发动机,推力10,500磅力（46.8千牛）,为这台划时代的客机提供了788千米/小时的速度。
时至今日，已有更多更多先进的涡轮发动机的出现，如：A1-31F三维矢量发动机、F119-PW-100二维矢量发动机、GE9X超级航发。
3、系统讲解：①构造：涡轮发动机主要由三大部分组成：压气机、燃烧室、涡轮。
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。
涡轮发动机原理
涡轮发动机原理涡轮发动机是一种通过燃烧室内的燃料燃烧产生的高温高压气体来驱动涡轮转子旋转，从而驱动飞机飞行的发动机。
它是现代飞机上最常用的发动机类型之一，具有高效、推力大、重量轻等优点。
下面我们将深入了解涡轮发动机的工作原理。
首先，涡轮发动机由压气机、燃烧室、涡轮和喷气推进器组成。
当飞机起飞时，发动机的压气机开始工作，将空气压缩并送入燃烧室。
在燃烧室内，燃料与压缩空气混合并燃烧，产生高温高压的气体。
这些高温高压的气体进入涡轮，使涡轮旋转。
涡轮旋转的同时驱动喷气推进器产生推力，推动飞机飞行。
其次，涡轮发动机的工作原理可以用汽车的涡轮增压发动机来类比。
涡轮增压发动机通过废气驱动涡轮旋转，进而压缩进气，提高进气量和压力，增加燃烧效率，提高动力性能。
涡轮发动机与涡轮增压发动机的共同点在于都利用了涡轮旋转的原理，通过压缩空气来提高动力性能。
再者，涡轮发动机的工作原理还涉及到燃烧室内燃料的燃烧过程。
燃料燃烧产生的高温高压气体是涡轮发动机能够产生推力的关键。
燃料的选择、燃烧效率、燃烧温度等因素都会影响涡轮发动机的性能。
因此，燃烧室的设计和燃料的使用都是影响涡轮发动机工作效率的重要因素。
最后，涡轮发动机的工作原理也与飞机的性能和燃油效率息息相关。
涡轮发动机具有高效、推力大、重量轻的特点，能够满足飞机起飞、爬升、巡航和下降等不同飞行阶段的需求。
同时，涡轮发动机也在不断改进和优化，以提高燃油效率，减少对环境的影响。
综上所述，涡轮发动机作为现代飞机上最常用的发动机类型之一，其工作原理涉及到压气机、燃烧室、涡轮和喷气推进器等多个方面。
通过燃料燃烧产生的高温高压气体驱动涡轮旋转，从而产生推力，推动飞机飞行。
涡轮发动机的工作原理不仅关乎飞机的性能和燃油效率，也与燃料的选择、燃烧效率、燃烧温度等因素密切相关。
因此，深入了解涡轮发动机的工作原理对于飞机设计和性能优化具有重要意义。
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。
涡扇发动机的发展历程
涡扇发动机的发展历程涡扇发动机是一种高效、可靠的航空发动机。
它的发展历程可以追溯到20世纪40年代末期。
涡扇发动机最早的雏形可以追溯到1939年，当时法国工程师René Leduc使用涡轮压气机原理进行了实验。
然而，由于当时的技术限制，这个想法并没有得到广泛应用。
直到二战后期，涡轮叶片的材料和制造技术有了重大突破，为涡扇发动机的发展奠定了基础。
此时，英国的弗兰克·惠特尔发明了一种旋流压气机，其原理是通过涡轮将空气压缩，进一步提高发动机的效率。
这一发明引起了广泛关注，为涡扇发动机的研究打开了大门。
1940年代末期至1950年代初期，英国与美国开始在涡扇发动机的研究上展开合作。
1950年代，美国的普拉特-惠特尼公司推出了JT3涡轮风扇发动机，成为第一款商用涡扇发动机。
这个里程碑标志着涡扇发动机的商用化进程。
在1960年代，随着航空运输的快速发展，涡扇发动机迅速得到了推广和应用。
为了提高发动机的推力和效率，研究人员不断创新。
提高涡轮压气机的效率，采用双旋流压气机，优化涡轮叶片的设计，都成为重要的研究方向。
1980年代至1990年代，随着计算机辅助设计的普及，涡扇发动机的设计和制造更加精确和高效。
研究人员利用数值模拟技术分析燃烧过程和气流流动，优化发动机的燃烧效率和动力性能。
当前，涡扇发动机已经成为商用航空和军用航空领域的主流发动机。
随着航空业的快速发展，涡扇发动机的性能要求也不断提高。
研究人员正努力提高发动机的推力和效率，并寻求新的材料和技术，以降低燃料消耗和环境污染。
涡扇发动机作为现代航空工业的重要组成部分，在提高飞机性能、安全和舒适性方面起着关键作用。
通过不断的技术创新和研究，涡扇发动机将继续发展，并为全球航空事业的可持续发展做出贡献。
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。
涡轮螺旋桨发动机简史
涡轮螺旋桨发动机简史作者：钱锟李怡然来源：《航空世界》2015年第10期起源涡轮螺旋桨发动机的研究工作最早可追溯到二战之前，早在1930年，英国皇家空军技术军官弗朗克·惠特尔爵士（ Frank Whittle）就率先提出了涡轮喷气式推进的概念，从而被公认为“现代喷气式发动机之父”。
惠特尔的喷气式发动机理念先进，但是推进效率非常低下，名不见经传的匈牙利工程师雅各·简德拉斯克（Gy rgy Jendrassik）在惠特尔的研究基础之上，提出了一个新的发动机概念——涡轮螺旋桨发动机，他的思路是：若喷气式飞机的飞行速度一定，要提高喷气式发动机的推进效率，就要尽量加大喷气式发动机的气流量（即简单理解为在同等发动机功率的条件下尽量推动更多的空气），这样就可降低喷气式发动机排气速度和飞行速度的差值，从而提高发动机的推进效率。
如能在涡轮喷气发动机上装一副由涡轮驱动的螺旋桨就可以有效加大喷气式发动机的迎风面，大幅增加喷气式发动机的气流量，并能降低喷气式发动机排气速度，从而显著提高喷气式发动机的推进效率，这就是今天的涡轮螺旋桨发动机的最初雏形，按照航空发动机技术发展的观点看，也可将涡轮螺旋桨发动机理解为外涵道（或者说涵道比）无限大的涡轮风扇发动机。
雅各·简德拉斯克根据自己的研究成果，于1937年设计了世界上第一种涡轮螺旋桨发动机CS-1，并用自己的名字给新发动机命名，据推算CS-1功率达到294千瓦。
1940年，雅各·简德拉斯克的CS-1涡轮螺旋桨发动机进行了地面试车，并计划装在匈牙利国产Varga RMI-1 X/H 型双发侦察/轰炸机上进行飞行试验。
但随着二战的爆发，匈牙利被绑上纳粹德国的战车，CS-1涡轮螺旋桨发动机的发展被迫取消。
萌芽二战中，涡轮喷气式发动机得到了迅猛的发展，在1945年二战结束前夕，德国已经有13种喷气式发动机实现了飞行，其中发展最为成熟、走得最远的喷气式发动机，也被公认为是现代喷气式发动机鼻祖的就是容克斯公司的Jumo-004发动机，Jumo-004是世界上最早投入使用的喷气式发动机，也是最早使用的轴流式喷气式发动机。
涡轮轴发动机工作原理
涡轮轴发动机工作原理
涡轮轴发动机是一种内燃机，通过压缩空气和燃油的混合物来产生动力。
其工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 进气：空气通过进气口进入涡轮轴发动机的压缩器中。
在压缩器中，空气受到转子叶片的作用，被压缩并且提高了压力和温度。
2. 燃烧：在压缩器中压缩后的空气被引入燃烧室，与燃料混合并点燃。
燃料燃烧释放出的高温高压气体会推动涡轮。
3. 排气：高温高压气体通过喷嘴从涡轮中释放出来，并进入排气管。
由于排气气流的高速流动，涡轮叶片会被推动转动。
4. 压缩：涡轮转子的旋转推动压缩机叶片旋转，进而压缩进气口进来的空气。
通过这种方式，涡轮轴发动机提供了更高的空气压力，以增加燃烧室中的燃料燃烧效率。
5. 动力输出：压缩后的空气再次进入燃烧室，与燃料混合并燃烧。
由于燃烧产生的高温高压气体的推力作用，会推动活塞运动，产生转动运动输出动力。
涡轮轴发动机通过利用高温高压气体的推力，使涡轮不断旋转，并将动力传递给压缩机和其他驱动装置。
这种设计使得发动机能够以高效率提供动力，并具有较高的功率输出。
飞机发动机的发展历程
飞机发动机的发展历程飞机发动机是现代航空工业中最重要的关键技术之一，航空发动机的发展对飞机的运行性能和航程都有着决定性的影响。
下面我们将从早期的蒸汽动力飞机到现代的喷气发动机来回顾飞机发动机的发展历程。
早在19世纪末，人们就开始探索用于飞行的动力，最早的飞机发动机是蒸汽动力。
1884年，英国工程师霍普基尔斯（Herbert Akroyd Stuart）发明了一种蒸汽发动机，称为霍普基尔斯循环发动机。
这种发动机结构简单，但效率低下，无法满足飞机的需求。
随着内燃机的出现，飞机的动力问题得到了解决。
1903年，美国兄弟莱特成功制造出第一架能够自由起降的飞机，他们使用的是自制的内燃发动机。
这一成功标志着飞机发动机的革命性进步，蒸汽动力逐渐被淘汰。
接下来的几十年间，飞机发动机的发展经历了不断改进和革新的过程。
1920年代，涡轮喷气发动机的原型出现。
1930年代，西方国家基本确定了涡轮喷气发动机的发展方向，并相继投入使用。
第二次世界大战期间，喷气发动机得到了大规模的发展和应用。
德国人发明了双流涡轮喷气发动机，并应用在他们的喷气式战斗机上，使其性能大幅度提升。
同一时期，美国人则发明了涡轮螺旋桨发动机，用于提高战斗机的升力和速度。
战后，喷气发动机得到了更加广泛的应用。
20世纪50年代，苏联科学家发明了高空高速飞机的涡轮喷气发动机，使得飞机的续航能力大大增加。
同时，各国纷纷研发改进和新型的喷气发动机，使得飞机的性能水平达到了一个新的高度。
到了20世纪60年代，人们又开始试图开发更高级别的发动机。
1969年，美国的勃兰登·雅各布斯的研发团队在喷气发动机上进行了一次重大的突破，发明了涡扇发动机。
这一发动机搭载在了波音747飞机上，成为了世界上第一架商用的宽体喷气飞机。
涡扇发动机的出现使得大型飞机的运输效率大大提高。
从那时起，喷气发动机在不断发展和创新，并得到了广泛应用。
现代的喷气发动机在结构和材料上有了巨大的突破，使得飞机的性能进一步提高。
轴流涡轮 发展历程
轴流涡轮发展历程
轴流涡轮是一种能够通过流体反方向喷射而产生推力的装置。
下面是轴流涡轮的发展历程：
1. 17世纪末至18世纪初，达·文和亨利·沃克等人开始研究灯光和风动力学，并提出了一些早期轴流旋转装置的设计概念。
2. 19世纪末，奥古斯特·艾奥尔德提出了第一个轴流涡轮的设计，在一艘船上进行了试验。
虽然他的设计在实际应用中效果不佳，但他的工作奠定了轴流涡轮研究的基础。
3. 20世纪初，法国工程师阿内·默西埃尔开发出了一种新型的轴流涡轮，称为“墨西埃尔风扇”。
这种设计在空气动力学方面取得了重大突破，并成为后来现代轴流涡轮的基础。
4. 第二次世界大战期间，轴流涡轮得到了广泛应用，用于飞机的涡喷发动机中，使飞机性能获得了显著提升。
5. 20世纪50年代，随着航空工业的发展，涡喷发动机逐渐取代了传统的活塞发动机，轴流涡轮在航空领域得到更广泛的应用。
6. 20世纪60年代，随着航天技术的发展，轴流涡轮在火箭引擎中也得到了广泛应用，提高了火箭的推力和效率。
7. 21世纪初，随着能源危机的加剧和环保意识的提高，轴流涡轮在可再生能源领域得到了广泛应用，如水力发电、海洋能
和风能等。
总体而言，轴流涡轮的发展历程经历了从早期的研究探索到逐渐成熟应用的过程，其应用领域不断扩展，为人类的航空、航天和能源领域做出了巨大贡献。
涡轮轴发动机的诞生
涡轮轴发动机的诞生涡轮轴发动机首次正式试飞是在1951年12月。
作为直升机的新型动力，兼有喷气发动机和螺旋桨发动机特点的涡轮轴令直升机的发展更进一步。
当时涡轮轴发动机还划入涡轮螺桨发动机一类。
随着直升机的普及和其先进性能的体现，涡轮轴发动机逐渐被视为单独的一种喷气发动机。
在1950年时，透博梅卡(Turbomeca)公司研制成“阿都斯特-1”(Artouste-1)涡轮轴发动机。
该发动机只有一级离心式叶轮压气机，有两级涡轮的输出轴，功率达到了206千瓦(280轴马力)，成为世界上第一台实用的直升机涡轮轴发动机。
首先装用这种发动机的是美国贝尔直升机公司生产的Bell47(编号为XH-13F)，1954年该机首飞。
到了50年代中期，涡轮轴发动机开始为直升机设计者所大量采用。
涡轮轴发动机的原理涡轮轴发动机与涡轮螺旋桨发动机相似，曾经被划入同一分类。
它们都由涡轮喷气发动机演变而来，涡桨发动机驱动螺旋桨，涡轮轴发动机则驱动直升机的旋翼轴获得升力和气动控制力。
当然涡轮轴发动机也有自己的特色：通常带有自由涡轮，而其他形式的涡轮喷气发动机一般没有自由涡轮。
涡轮轴发动机具有涡轮喷气发动机的大部分特点，也有着进气道、压气机、燃烧室和尾喷管等基本组件。
其特有的自由涡轮位于燃烧室后方，高能燃气对自由涡轮作功，通过传动轴、减速器等带动直升机的旋翼旋转，从而升空飞行。
自由涡轮并不像其他涡轮那样要带动压气机，它专门用于输出功率，类似于汽轮机。
做功后排出的燃气，经尾喷管喷出，能量已经不大，产生的推力很小，包含的推力大约仅占总推力的十分之一左右。
因此，为了适应直升机机体结构的需要，涡轮轴发动机喷口可灵活安排，可以向上，向下或向两侧，而不一定要向后。
尽管涡轮轴发动机内，带动压气机的燃气发生器涡轮与自由涡轮并不机械互联，但气动上有着密切联系。
对这两种涡轮，在气体热能分配上，需要随飞行条件的改变而适当调整，从而取得发动机性能与直升机旋翼性能的最优组合。
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涡轮轴发动机的诞生
涡轮轴发动机首次正式试飞
是在1951年12月。
作为直升机的新型动力，兼有喷气发动机和螺旋桨发动机特点的涡轮轴令直升机的发展更进一步。
当时涡轮轴发动机还划入涡轮螺桨发动机一类。
随着直升机的普及和其先进性能的体现，涡轮轴发动机逐渐被视为单独的一种喷气发动机。
在1950年时，透博梅卡(Turbomeca)公司研制成“阿都斯特
-1”(Artouste-1)涡轮轴发动机。
该发动机只有一级离心式叶轮压气机，有两级涡轮的输出轴，功率达到了206千瓦(280轴马力)，成为世界上第一台实用的直升机涡轮轴发动机。
首先装用这种发动机的是美国贝尔直升机公司生产的Bell47(编号为XH-13F)，1954年该机首飞。
到了50年代中期，涡轮轴发动机开始为直升机设计者所大量采用。
涡轮轴发动机的原理
涡轮轴发动机与涡轮螺旋桨发动机相似，曾经被划入同一分类。
它们都由涡轮喷气发动机演变而来，涡桨发动机驱动螺旋桨，涡轮轴发动机则驱动直升机的旋翼轴获得升力和气动控制力。
当然涡轮轴发动机也有自己的特色：通常带有自由涡轮，而其他形式的涡轮喷气发动机一般没有自由涡轮。
涡轮轴发动机具有涡轮喷气发动机的大部分特点，也有着进气道、压气机、燃烧室和尾喷管等基本组件。
其特有的自由涡轮位于燃烧室后方，高能燃气对自由涡轮作功，通过传动轴、减速器等带动直升机的旋翼旋转，从而升空飞行。
自由涡轮并不像其他涡轮那样要带动压气机，它专门用于输出功率，类似于汽轮机。
做功后排出的燃气，经尾喷管喷出，能量已经不大，产生的推力很小，包含的推力大约仅占总推力的十分之一左右。
因此，为了适应直升机机体结构的需要，涡轮轴发动机喷口可灵活安排，可以向上，向下或向两侧，而不一定要向后。
尽管涡轮轴发动机内，带动压气机的燃气发生器涡轮与自由涡轮并不机械互联，但气动上有着密切联系。
对这两种涡轮，在气体热能分配上，需要随飞行条件的改变而适当调整，从而取得发动机性能与直升机旋翼性能的最优组合。
涡轮轴发动机剖视示意图
参照涡轮风扇发动机理论，涡轮轴发动机带动的旋翼的直径应该越大越好。
因为同一个的核心发动机，所配合的旋翼直径越大，在旋翼上所产生的升力就越大。
但能量转换过程总是有损耗的，旋翼限于材料品质也不可能太大，所以旋翼的直径是有限制的。
以目前的水平计算，旋翼驱动的空气流量一般是涡轮轴发动机内空气流量的500到1000倍。
直升机飞得没有固定翼飞机快，最大平飞速度通常在350千米/小时以下，因此涡轮轴发动机的进气口设计也较为灵活。
通常把内流进气道设计为收敛形，驱使气流在收敛时加速流动，令流场更加均匀。
进口唇边呈流线形，适合亚音速流线要求，避免气流分离，保证压气机的稳定工作。
此外，由于直升机飞得离地面较近，一般必需去除进气中杂质，通常都有粒子分离器。
粒子分离器可以与进气道设计成一体。
分离器设计为一定螺旋形状，利用惯性力场，使进气中的砂粒因为质量较大，在弯道处获得较大的惯性力，被甩出主气流之外，通过分流排出进气道之外。
MK103型涡轮轴发动机剖视图，注意其功率输出轴的布置方式，说明了涡轴发动机布局是相当灵活的。
尽管涡轮轴发动机排气能量不高，但对于敌方红外探测装置来说仍然是相当客观的目标。
发动机排气是直升机主要热辐射源之一。
作战直升机必须减小自身热辐射强度，要采用红外抑制技术。
一方面，要设法降低发动机外露热部件的表面温度，更重要的是，要将外界冷空气引入并混合到高温徘气热流中，从而降低温度，冲淡二氧化氯的浓度，降低红外特征。
先进的红外抑制技术通常将排气装置、冷却空气道以及发动机的安装位置作为完整、有效的系统进行设计制造。
我们知道，压气机包括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、工作较稳定。
涡轮轴发动机从纯轴流式开始，发展了单级离心、双级离心到轴流与离心混装一起的组合式压气机，历经多次变革。
目前涡轮轴发动机一般采用若干级轴流加一级离心构成组合压气机，兼有两者的优点。
国产涡轴-6、涡轴-8发动机为1级轴流加1级离心构成的组合压气机；“黑鹰”直升机上的T700发动机采用5级轴流加1级离心压气机。
压气机部件主要包括进气导流器、压气机转子、压气机静子及防喘装置等。
压气机转子是一个高速旋转的组合件，轴流式转子叶片呈叶栅排列安装在工作叶轮周围，离心式转子叶片则呈辐射形状铸在叶轮外部。
压气机静子由压气机壳体和静止叶片组成。
转子旋转时，通过转子叶片迫使空气向后流动，不仅加速了空气，而且使空气受到压缩，转子叶片后面的空气压强大于
前面的压强。
气流离开转子叶片后，进入起扩压作用的静子叶片。
在静子叶片的通道，空气流速降低、压强升高，得到进一步压缩。
一个转子加一个静子称为一级。
衡量空气经过压气机被压缩的程度，常用压缩后与压缩前的压强之比，即增压比来表示。
RTM322型涡轮轴发动机剖视图，用于NH90直升机。
涡轮轴发动机的优缺点
直升机最初使用活塞式发动机，现在仍有大量采用。
涡轮轴发动机与之相比，由于具有涡轮喷气发动机的特性，其功率大，重量轻，功率重量比一般在2.5以上。
目前涡轮轴发动机可产生高达6000甚至10000马力的功率，活塞发动机几乎不能做到。
涡轮轴发动机的耗油率虽然略高于活塞式发动机，但其使用的航空煤油要比活塞发动机用的汽油便宜。
涡轮轴发动机的缺点主要在于，制造相对困难，初始成本也较高。
此外，直升机旋翼的转速较低，涡轮轴发动机需要很重很大的减速齿轮系统进行传动，有时其重量竟占动力系统总重量一半以上。
而活塞发动机本身转速较低，传动系统相对简单。
对于一些普及型或超小型的直升机来说，使用活塞发动机仍然是较好的选择。