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  • 1 # 曾阿繁

    渦輪噴氣發動機、渦輪風扇發動機、渦輪螺旋槳發動機和渦輪軸發動機均屬於燃氣渦輪發動機。渦輪噴氣發動機(渦噴發動機)是出現最早的燃氣渦輪發動機,其構造相對簡單,主要由壓氣機、渦輪和燃燒室構成。在工作時,從前端吸入大量的空氣,經過壓氣機增壓後進入燃燒室,與燃料混合燃燒形成高溫高速的燃氣向後噴出,燃氣在經過渦輪時,一部分能量帶動渦輪葉片旋轉,再經傳動軸帶動壓氣機做功,其餘大部分燃氣經由噴管向後噴出提供推力。由於大多數情況下渦噴發動機的排氣速度超過音速,燃氣仍有相當一部分能量未被利用,而單純的提高渦輪前溫度會降低發動機熱效率,因此充分利用燃氣的剩餘能量就顯得十分必要。由此出現的渦輪風扇發動機(渦扇發動機)實際上就是在渦噴發動機的後方再增加若干低壓(低速)渦輪,這些渦輪帶動一定數量的風扇,繼續消耗掉一部分渦噴發動機的燃氣排氣動能,從而進一步降低燃氣排出速度。而風扇吸入的氣流一部分如渦噴發動機一樣,送進壓氣機(術語稱“內涵道”)增壓燃燒做功,另一部分則直接從渦噴發動機殼外圍向外排出(“外涵道”)提供推力。所以,渦扇發動機的推力實際上就由兩部分組成:由內涵道流出的高壓燃氣和由外涵道流出的低壓空氣。二者混合以後既降低了排氣速度,提高了推進效率;又增大了流量,提高了推力,因而在綜合性能上比渦噴發動機有明顯提高。儘管渦扇發動機提高了推進效率,但是在低速情況下,渦扇發動機的效率仍不及活塞發動機,因此有人想到利用渦輪來驅動螺旋槳,既提高了低速推進效率,又克服活塞發動機振動大的缺點。這就是渦輪螺旋槳發動機(渦槳發動機),它在推進原理上與活塞螺旋槳發動機相同,區別之處在於動力來源。渦槳發動機在構造上與渦扇發動機相似,不同之處在於渦槳發動機在渦輪處安裝有更多的葉片,從而透過燃氣獲得更多的能量來驅動螺旋槳。從某種意義上來說,渦槳發動機可以看做是外涵道無限大的渦扇發動機。另外,由於低壓渦輪的轉速很高,不能直接驅動螺旋槳,因此還需要安裝若干組減速齒輪,這要增加相當的重量代價。渦輪軸發動機是從渦槳發動機演變而來的,渦槳發動機帶動的是螺旋槳,而渦軸發動機帶動的則是直升機的旋翼。區別在於渦軸發動機有一個特殊的自由渦輪,自由渦輪只向外輸出軸功率,不帶動壓氣機。

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