在工作和構造上，渦輪軸發動機同渦輪螺槳發動機根相近。它們都是由渦輪風扇發動機的原理演變而來，只不過後者將風扇變成了螺旋槳，而前者將風扇變成了直升機的旋翼。除此之外，渦輪軸發動機也有自己的特點：它一般裝有自由渦輪（即不帶動壓氣機，專為輸出功率用的渦輪），而且主要用在直升機和垂直/短距起落飛機上。
基本介紹
- 中文名：渦輪軸發動機
- 外文名：turboshaft engine
- 特點：一般裝有自由渦輪
- 套用領域：直升機和垂直/短距起落飛機
- 基本結構：進氣道 壓氣機 燃燒室 尾噴管等
- 相近：渦輪螺槳發動機
套用,構造原理,主要參數,
套用
渦輪軸發動機於1951年12月開始裝在直升機上，作第一次飛行。那時它屬於渦輪螺槳發動機，並沒有自成體系。以後隨著直升機在軍事和國民經濟上使用越來越普遍，渦輪軸發動機才獲得獨立的地位。
渦輪軸發動機 構造
渦輪軸發動機 構造構造原理
在構造上，渦輪軸發動機也有進氣道、壓氣機、燃燒室和尾噴管等燃氣發生器基本構造，但它一般都裝有自由渦輪，如圖所示，前面的是兩級普通渦輪，它帶動壓氣機，維持發動機工作，後面的二級是自由渦輪，燃氣在其中作功，通過傳動軸專門用來帶動直升機的旋翼旋轉，使它升空飛行。此外，從渦輪流出來的燃氣，經過尾噴管噴出，可產生一定的推力，由於噴速不大，這種推力很小，如折合為功率，大約僅占總功率的十分之一左右。有時噴速過小，甚至不產生什麼推力。為了合理地安排直升機的結構，渦輪軸發動機的噴口，可以向上，向下或向兩側，不象渦輪噴氣發動機那樣非向後不可。這有利於直升機設計時的總體安排。
渦輪軸發動機是用於直升機的，它與旋翼配合，構成了直升機的動力裝置。按照渦輪風扇發動機的理論，從理論上講，旋翼的直徑愈大愈好。同樣的核心發動機，產生同樣的循環功率，所配合的旋翼直徑愈大，則在旋翼上所產生的升力愈大。事實上，由於在能量轉換過程中有損失，旋翼也不可能製成無限大，所以，旋翼的直徑是有限制的。——般說，通過旋翼的空氣流量是通過渦輪軸發動機的空氣流量的500-1000倍。
同渦輪軸發動機和直升機常用的另一種動力裝置——活塞發動機采相比，渦輪軸發動機的功率重量比要大得多，在2.5以上。而且就發動機所產生的功率來說，渦輪軸發動機也大得多，目前使用中的渦輪軸發動機所產生的功率，最高可達6000馬力甚至10000馬力，活塞發動則相差很遠。在經濟性上，渦輪軸發動機的耗油率略高於最好的活塞式發動機，但它所用的航空煤油要比前者所用的汽油便宜，這在一定程度上得到了彌補。當然，渦輪軸發動機也有其不足之處。它製造比較困難，製造成本也較高。特別是由於旋翼的轉速更低，它需要比渦輪螺旋槳發動機更重更大的減速系統，有時它的重量竟占發動機總重量一半以上。
主要參數
1.發動機功率
作為渦輪軸發動機，通常是把體內減速器視為它的一個部件，所以發動機功率是指經體內減速器輸出的功率。對於有些大型的渦輪軸發動機，發動機作為一個部件，其中並不包括體內減速器。所指的功率就是渦輪軸的輸出功率。作為性能指標，一般指的是最大起飛功率。與渦輪噴氣發動機的推力大小一樣，功率大小也不能體現發動機的好壞。但必須注意到，對於現有正在使用的發動機，只要它還有改型的價值，提高最大起飛功率，往往是一個機種改進改型的一個方面。這樣，可在不花費過多財力物力的條件下，提高飛機的性能，擴大使用領域，或改善飛機的性能。
2.單位功率
3.功率重量比
大型的渦輪軸發動機，如功率為7000kw，這一指標可達7kw/kg以上，而小型的，如功率為200kw的，僅為3kw/kg左右。但必須指出，前者是沒有體內減速器的，後者是包括體內減速器的。所以，在評價這一性能指標時，這一點是必須注意的。一般說大型的和小型的不應當在一起比較，用以評價它們的好壞。
4.單位燃油消耗率
在最大起飛功率狀態，大型的渦輪軸發動機，可達0.270kg/kw*h左右，小型的約在0.400kg/kw*h左右
5.發動機剩餘推力
一般情況，排氣速度很低，可忽略這部分推力的作用，排氣方向也不一定與飛機前進方向相反。為了結構上的方便，可任意安排排氣方向。個別情況，排氣速度較高，例如120m/s以上，對於功率為1000kw的發動機，在起飛狀態約可獲得60daN的推力，這是不可忽視的。當然，在巡航狀態，飛機有前進的速度，推力要小得多。為了使這部分推力起作用，在總體安排時應採用前輸出軸，使排氣的方向與前進方向相反。
