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涡轮螺旋桨发动机

涡桨发动机是飞机上常用的一种燃气涡轮发动机(Gas   turbine 3356 engine)涡桨发动机的驱动原理与传统螺旋桨飞机以活塞发动机为动力源基本相同,以螺旋桨旋转时产生的力作为飞机的推进力。螺旋桨与活塞螺旋桨的主要区别在于,涡桨发动机的螺旋桨通常是匀速运转的,而活塞动力的螺旋桨是根据发动机转速而变化的。以俄罗斯HK为代表-93涵道螺旋桨风扇发动机。

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构造 编辑本段

这种发动机的结构与涡轮喷气发动机基本相同,只是多了一个、二个部件。如右图所示,它还有一个进气口、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管。这些部件的工作也类似于涡轮喷气发动机。启动时,涡轮开始工作,带动前面的压缩机旋转,从进气口吸入大量空气。压缩空气从压缩机进入燃烧室,与喷射出的燃油混合点燃燃烧,产生气体并放出大量热量。热气再次进入涡轮,推动涡轮高速旋转。经过涡轮的气体最终经过尾喷管,从喷管喷出。

但涡桨发动机不仅驱动压气机和各种附件,还驱动前螺旋桨。因为螺旋桨的转速远低于涡轮,一般在每分钟1000转左右,所以必须在发动机上安装一套减速齿轮。依靠它,可以大大降低螺旋桨的转速。所以这种发动机实际上是在涡喷发动机的基础上,多加了两个部件,——,一个螺旋桨和一套减速齿轮。

动力来源 编辑本段

涡轮螺旋桨发动机利用螺旋桨产生的拉力(推力)主要是喷气产生的推力很小,只占螺旋桨的九分之一左右。

安装 编辑本段

对于拉进式飞机,发动机多安装在机头或机翼前缘,可以减轻机翼的载荷因为发动机的重力和升力是相反的,所以这些外力产生的弯矩就减小了。另一种是推进,即发动机安装在机翼后缘或机身后段。这种布置使机翼和机身处于螺旋桨的滑流之外,所以阻力会降低,但主起落架较高,重量会增加,地面工作的发动机冷却条件也较差,所以目前很少使用。

固定 编辑本段

涡桨发动机的固定有一个特点,就是螺旋桨工作时会引起振动,所以在固定装置与发动机的连接处要使用减振装置。这种发动机通常由发动机机架固定,然后连接到机身或短舱的受力骨架上,如加强隔板架。

优缺点 编辑本段

优点

尽管涡轮螺旋桨发动机的燃烧室类似于涡轮喷气发动机的燃烧室,而是为了从废气中回收更多的动力来驱动涡轮螺旋桨发动机的螺旋桨和涡轮(Turbine)末端的风扇叶片数量相对较多。相反,由于涡喷发动机的主要推进力来自于热气直接排入大气所产生的反作用力,所以涡轮端的叶片级数越小越好,只要保持足够的回收功率来驱动压缩端的叶片即可。

缺点

事实上,涡桨发动机的效率高于涡扇发动机,但使用涡桨发动机的飞机速度通常低于涡扇发动机。原因是涡桨发动机的涵道比通常高于涡扇发动机,但也造成了叶片末端的高转速,可能会产生激波。此外,由于涡轮转速很快,涡轮和螺旋桨之间必须有变速齿轮,以降低螺旋桨的转速,使叶片末端不超过音速。所以使用螺旋桨发动机的飞机会失去多个变速齿轮的重量。

应用范围 编辑本段

涡桨发动机不仅能在海平面和飞机起飞条件下良好工作,而且在10000米左右的高空也有良好的工作性能由于螺旋桨效率降低的限制,不能用于高速飞行,但在中低速时使用涡桨发动机是合适的。目前在中速远程运输机中、旅客机、海上巡逻机、反潜机经常使用这种发动机,甚至一些远程轰炸机也使用涡桨发动机。

差异分析 编辑本段

发动机的差异

虽然工作原理相似,但是涡桨发动机和涡扇发动机在发电方面有很大的区别涡桨发动机的主要动力输出方式是螺旋桨的轴功率,而来自尾喷管的气体推力极小,仅占总推力的5%左右,为了驱动大功率螺旋桨,涡轮级数也比涡扇发动机多,一般2 ~ 6级。

由于涵道比大,涡桨发动机在低速时效率高于涡扇发动机,但由于螺旋桨效率的影响,其适用速度不宜过高,一般小于900km/h。在中低速或对低速性能有严格要求的飞机上巡逻、广泛应用于反潜或灭火飞机。

发动机螺旋桨差

涡轮螺旋桨发动机有许多优点。首先,它功率大,功率重量比高(功率/重量)同样大,最大功率可以超过10000马力,功率重量比在4以上;活塞发动机最大马力三四千匹,功率重量比2左右。其次,由于减少了运动部件,特别是不往复运动的活塞,涡桨发动机运行稳定性好,噪音低,工作寿命长,维护成本低。而且由于核心部分采用了燃气发生器,涡桨发动机的适用高度和速度范围都比活塞发动机高很多。从油耗来说,两者差不多,但是涡桨发动机用的煤油比活塞发动机用的汽油便宜。

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