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渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)
渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)
渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)(渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī))
是一種通常用于飛機(jī)上的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)（gas turbine engine）。渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理大致上與使用活塞發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力來源的傳統(tǒng)螺旋槳飛機(jī)雷同，是以螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的力量來作為飛機(jī)前進(jìn)的推進(jìn)力。
目錄 簡介 優(yōu)缺點(diǎn) 應(yīng)用范圍 差異分析 收縮展開 簡介其與活塞式螺槳機(jī)主要的差異點(diǎn)除了驅(qū)動(dòng)螺旋槳中心軸的動(dòng)力來源不同外，還有就是渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的螺旋槳通常是以恒定的速率運(yùn)轉(zhuǎn)，而活塞動(dòng)力的螺旋槳?jiǎng)t會(huì)依照發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不同而有轉(zhuǎn)速高低的變化。
優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)
雖然渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室與渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)類似，但為了自排廢氣中回收較多的動(dòng)力以驅(qū)動(dòng)螺旋槳，渦槳引擎的渦輪（Turbine）端之扇葉級數(shù)比較高。相反的，由于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)主要的推進(jìn)力都來自于熱氣直接排放至大氣中所產(chǎn)生的反作用力，因此其渦輪端的扇葉級距數(shù)越小越好，只需保持足夠的回收動(dòng)力用來驅(qū)動(dòng)壓縮端的扇葉即可。
缺點(diǎn)
事實(shí)上，渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的效率亦高于渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，但是使用渦槳引擎的飛機(jī)速度通常較渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)來的低。原因是渦槳引擎的涵道比通常比渦輪風(fēng)扇引擎來的高，但是也造成其槳葉端部分速度很高，有產(chǎn)生激波的可能。另外，因渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度很快，使得渦輪與螺槳之間必須要有變速齒輪，來降低螺槳轉(zhuǎn)速使其葉端不要超過音速。所以使用螺槳發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)會(huì)多個(gè)變速齒輪的重量。
應(yīng)用范圍為了提高效率，人們索性便拋去了風(fēng)扇的外涵殼體，用螺旋槳代替了風(fēng)扇，便形成了渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，簡稱渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)。渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)由螺旋槳和燃?xì)獍l(fā)生器組成，螺旋槳由渦輪帶動(dòng)。由于螺旋槳的直徑較大，轉(zhuǎn)速要遠(yuǎn)比渦輪低，只有大約1000轉(zhuǎn)/分，為使渦輪和螺旋槳都工作在正常的范圍內(nèi)，需要在它們之間安裝一個(gè)減速器，將渦輪轉(zhuǎn)速降至十分之一左右后，才可驅(qū)動(dòng)螺旋槳。這種減速器的負(fù)荷重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，它的重量一般相當(dāng)于壓氣機(jī)和渦輪的總重，作為發(fā)動(dòng)機(jī)整體的一個(gè)部件，減速器在設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)中占有相當(dāng)重要的地位。 渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的螺旋槳后的空氣流就相當(dāng)于渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的外涵道，由于螺旋槳的直徑比發(fā)動(dòng)機(jī)大很多，氣流量也遠(yuǎn)大于內(nèi)涵道，因此這種發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際上相當(dāng)于一臺(tái)超大涵道比的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。
差異分析與渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的差異 盡管工作原理近似，但渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)在產(chǎn)生動(dòng)力方面卻有著很大的不同，渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的主要功率輸出方式為螺旋槳的`軸功率，而尾噴管噴出的燃?xì)馔屏O小，只占總推力的5%左右，為了驅(qū)動(dòng)大功率的螺旋槳，渦輪級數(shù)也比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)要多，一般為2～6級。 同活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)+螺旋槳相比，渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)。首先，它的功率大，功重比（功率/重量）也大，最大功率可超過10000馬力，功重比為4以上；而活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)最大不過三四千馬力，功重比2左右。其次，由于減少了運(yùn)動(dòng)部件，尤其是沒有做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞，渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性好，噪音小，工作壽命長，維修費(fèi)用也較低。而且，由于核心部分采用燃?xì)獍l(fā)生器，渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的適用高度和速度范圍都要比活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)高很多。在耗油率方面，二者相差不多，但渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的煤油要比活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的汽油便宜。 由于涵道比大，渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)在低速下效率要高于渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，但受到螺旋槳效率的影響，它的適用速度不能太高，一般要小于900km/h。在中低速飛機(jī)或?qū)Φ退傩阅苡袊?yán)格要求的巡邏、反潛或滅火等類型飛機(jī)中的到廣泛應(yīng)用。
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