详解涡轮发动机
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。
涨知识：涡轮增压发动机全面解析
涨知识：涡轮增压发动机全面解析涡轮增压发动机是依靠涡轮增压器来加大发动机进气量的一种发动机，涡轮增压器实际上就是一个空气压缩机。
可以在相同排量的前提下，涡轮增压发动机的功率要高于同排量发动机，也就是说动力更加强劲，相对油耗要少。
主要是利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮(位于排气道内)，涡轮又带动同轴的叶轮位于进气道内，叶轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气，再送入气缸。
当发动机转速加快，废气排出速度与涡轮转速也同步加快，空气压缩程度就得以加大，发动机的进气量就相应地得到增加，就可以增加发动机的输出功率了。
涡轮增压发动机的最大优点是它可在不增加发动机排量的基础上，大幅度提高发动机的功率和扭矩。
一台发动机装上涡轮增压器后，其输出的最大功率与未装增压器相比，可增加大约40%甚至更多。
单涡轮双涡管单涡轮双涡管可以说是宝马的独有技术，单涡轮双涡管就是将一个涡轮增压器的气流在经过涡管时分为两股气流,每股气流负责3个缸.同时于双涡轮相比,单涡轮的设计也减低了排气脉冲相互干扰的情况。
单涡轮双涡管发动机逐渐在宝马各个车系开始普及。
与N54B30的3.0双涡轮发动机相比，它只采用了一颗经过TwinPower优化的单涡轮增压器，TwinPower简单的说双进气道，单涡轮双涡管就是由双涡轮的每三个汽缸驱动一个涡轮进化成了每三个汽缸各自通过一个涡轮进气管路共同驱动一个涡轮，从而减轻发动机自重和降低油耗。
双涡轮增压双涡轮增压一般称为Twin turbo或Biturbo,双涡轮增压是涡轮增压的方式之一。
针对废气涡轮增压的涡轮迟滞现象，串联一大一小两只涡轮或并联两只同样的涡轮，在发动机低转速的时候，较少的排气即可驱动涡轮高速旋转以产生足够的进气压力，减小涡轮迟滞效应。
在双涡轮增压的汽车上会看到2组涡轮通过串联或者并联的方式连接。
并联指每组涡轮负责引擎半数汽缸的工作，每组涡轮都是同规格的,它的优点就是增压反应快并减低管道的复杂程度。
涡轮发动机的分类
涡轮发动机的分类
1. 轴流式涡轮发动机，就像一支勇往直前的冲锋队！歼击机上经常能看到它的身影呢，比如F-22 战斗机。
它能让飞机在空中风驰电掣，那种速度，哇塞，真的太惊人了！
2. 离心式涡轮发动机呀，好比是一个稳重可靠的大力士！一些早期的航空发动机就是用的它哦，像那些经典的老爷飞机。
它虽然没有轴流式那么凶猛，但也有着自己独特的魅力呢，你说是不是？
3. 还有混流式涡轮发动机呢，这不就是融合了轴流式和离心式优点的小机灵鬼嘛！像一些先进的客机发动机里就有它，能让飞机飞得又快又稳。
想想乘坐这样的飞机在云端翱翔，那感觉得多棒呀！
4. 向心式涡轮发动机也很特别呀，简直就是隐藏的高手！在一些特殊的飞行器上能发挥出大作用呢。
难道你不好奇它是怎么在那些特殊场合大显身手的吗？
5. 冲击式涡轮发动机呢，就如同一位爆发力超强的短跑健将！一些火箭发动机中就有它。
当它全力发动时，那种强大的推力，真让人热血沸腾啊！
6. 定压式涡轮发动机可谓是慢条斯理的行家！在一些需要稳定输出的地方表现出色哦，就像某些工业设备的动力源。
想想它默默无闻地工作着，是不是很厉害？
7. 脉冲式涡轮发动机呀，那就是跳动的活力音符！一些特殊用途的发动机就是靠它呢，能带来别样的动力体验。
难道你不想知道它是怎样跳动出独特节奏的吗？
8. 最后说说反动式涡轮发动机，它像一个聪明的策略家！能够巧妙地利用气流，让动力发挥到极致。
你看那些厉害的军舰发动机，很多就用了它。
这样的发动机，是不是很牛呢？
总之，涡轮发动机的分类好多呀，每一种都有自己独特的本事和用途，真的太神奇了！。
涡轮机原理
涡轮机原理
涡轮机，又称为涡轮发动机，是一种将流体（通常是气体）的动能转化为机械能的装置。
其原理实际上是基于牛顿第三定律——作用力与反作用力相等而方向相反。
涡轮机由一个或多个装有叶片的转子组成，流体通过转子时被加速，从而使转子受到一个向相反方向的冲击力。
涡轮机的工作原理可以分为两个关键步骤：压力能转换为动能和动能转换为机械能。
首先，流体进入涡轮机时是高压状态。
当流体通过转子时，叶片将流体加速，使其动能增加，而压力则降低。
这个过程将高压能转换为动能。
接着，动能转换为机械能的过程发生在转子接收到流体冲击力后。
由于牛顿第三定律的作用，流体击打叶片时，叶片会受到反作用力。
这个反作用力转化为转子的转动力矩，从而驱动转子旋转。
这样，涡轮机将流体的动能转换为机械能，可以驱动其他设备如发电机或飞行器的推力装置。
涡轮机可以应用于许多领域，例如航空、能源和交通等。
通过不同的设计和参数设置，涡轮机可以适应不同的介质和工作条件，提高能效并满足特定的需求。
涡轮机的原理是一种高效的能量转换方式，其关键在于利用流体动力学和动力学原理将流体的压力能转换为机械能。
它的发
展和应用对于现代工程领域具有重要意义，为各种技术和应用领域带来了巨大的进步。
汽车涡轮发动机原理
汽车涡轮发动机原理汽车涡轮发动机是一种高效率的内燃机，其原理主要涉及废气的机械能利用。
废气通过驱动涡轮叶轮旋转，进而提升进气量、增加汽缸内混合气的压缩和燃烧程度，从而提高发动机的功率和扭矩。
具体来说，涡轮发动机的工作可以分为三个主要阶段：进气、压缩和排气。
在进气阶段，当汽缸和活塞处于底死点时，进气门打开，活塞向下运动，形成负压。
此时，废气涡轮中的涡轮叶轮开始旋转，利用废气的能量带动涡轮叶轮高速旋转。
随着活塞运动到BDC（下止点），进气门关闭，活塞开始向上运动，形成压缩空气。
废气涡轮和涡轮之间通过轴连接，涡轮叶轮受到涡轮带动，快速旋转起来。
旋转的涡轮叶轮将空气吸入气缸，并将其压缩。
在排气阶段，当活塞运动到TDC（上止点）时，喷油嘴喷油，点燃混合气体，气缸内的燃烧气体膨胀，推动活塞向下运动，完成工作循环。
同时，废气被排出气缸，进入排气系统，驱动废气涡轮旋转，并通过排气管排出。
涡轮发动机的优势在于利用了废气能量，提高了发动机的功率输出和燃烧效率。
废气涡轮会将废气利用起来，将其压缩到更高的压力和温度，进而提高进气效率、增加混合气的密度，使燃烧更加充分，提高发动机的输出功率和扭矩。
此外，涡轮发动机的涡轮和废气涡轮之间通过轴相连接，形成涡轮增压系统，其工作相对独立，不需要传统发动机的皮带和齿轮传动，减少了能量传输的损失，提高了动力系统的效率。
但是需要注意的是，涡轮发动机也存在一些缺点。
例如在发动机处于低转速时，涡轮基本处于“摸鱼状态”，此时进入发动机的空气并未被进行增压，因此在这种状态下，其本质就是一台自然吸气发动机。
当发动机转速提升，涡轮开始介入工作，这时进入到发动机内部的空间开始被压缩，这样一来，由于气缸内部的压力增加，动力自然就会开始迎来爆发。
因此，涡轮迟滞是涡轮增压发动机的一个显著特点。
以上内容仅供参考，如需更全面准确的信息可以查阅汽车涡轮发动机相关书籍或咨询专业人士。
涡轮发动机原理
涡轮发动机原理
涡轮发动机是一种通过利用气流的动能来推动发动机的机械装置。
在涡轮发动机中，气体通过一系列的可调节导向叶片进入到转子中。
这些导向叶片将气体流动的方向引导到转子上，使其获得了高速旋转的动能。
当气体流入转子时，其旋转的动能转化为轴上的旋转动力。
转子上的轴通过连杆和曲轴将旋转动力传递到发动机的输出轴上。
从而将气体的动能转化为机械动力，用于驱动船舶、飞机或其他机械设备。
涡轮发动机的关键部件是转子和导向叶片。
转子通常由多个叶片组成，这些叶片被安装在一个中心轴上。
导向叶片安装在气流进入的位置，它们的角度可以根据气体流动的要求进行调整。
涡轮发动机的工作原理基于"牛顿第三定律"，也称为"作用与
反作用定律"。
根据这个定律，气体流入转子并施加力量，而
转子则以反方向施加等大的力量到气体上。
这样，气体流动的方向被修改，同时转子也获得了旋转动力。
涡轮发动机具有高效率和较小的体积特点。
它们可用于航空和航海领域，提供强大的动力输出。
通过调整导向叶片的角度，可以控制气体流量和旋转速度，以适应不同工作条件的需求。
总之，涡轮发动机的工作原理是通过利用气体的动能来推动转子旋转，从而产生机械动力。
通过调整导向叶片的角度，可以
控制气体流量和输出功率。
它们在航空和航海领域中起着至关重要的作用，为现代交通和工业提供了强大的动力支持。
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
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▪ 概论 ▪ 基本工作原理和主要参数 ▪ 部件特点
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▪ 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
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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
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▪ 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。