直升机发动机
直升飞机的动力装置大致可分为两类,一是航空活塞发动机,二是航空涡轴发动机。直升飞机开发初期,都采用了技术较为成熟的航空活塞发动机作为直升飞机的动力装置。但是,由于其振动大,功率质量比和功率体积比小,控制复杂等诸多问题,人们纷纷采用先进的涡轮喷气技术来寻找性能优良的直升机动力装置,从而研制出了用于直升机的涡轮铀发动机。
结果表明,与活塞式发动机相比,涡轮轴发动机更适合直升机的飞行特性。目前,除了一些采用活塞发动机的小型直升机外,涡轮轴发动机已经成为直升机动力装置的主要形式。
气动涡轴发动机
气动涡轴发动机,或者简称为涡铀发动机,是一种轴功率输出的涡喷发动机。首先由法国研制出涡轴发动机。在50年代早期,透博梅卡公司开发出了一款单旋转、轴功率206kW(280hp)的直升机发动机,该发动机仅有一级离心式叶轮压气机,两级涡轮,被称为“阿都斯特-l”(Artouste-1),是世界上第一台直升机旋翼发动机。第一批使用该引擎的直升机是美国贝尔直升机公司(编号XH—13F)制造的贝勒47,1954年首飞。
旋涡轴式发动机自问世近40年来,产品不断改进发展,结构、性能一代比一代好,型号不断更新换代。根据不完全统计,全球直升机用航空涡轴发动机,经过了四代的发展,轴功率从几十千瓦到数千千瓦,大大小小的开发系列约有二十多个。
西方典型的四代航空涡轴发动机
代 | 投产年代 (20世纪) | 型号名称 | 功率(kW) | 耗油率 (kg/kW.h) | 压比 | 涡轮进口温度(℃) | 重量 kg | 功率重量比(kw/kg) | 适用直升机型号 |
一代 | 50 | 阿都斯特II (法) T58-GE-109 (美) | 404 1029 | 0.46 0.38 | 5.2 8.4 | 750 982 | 154 159 | 2.62 6.47 | “云雀” “SH=3” |
二代 | 60 | 阿斯泰祖 (法) T64-GE-6 (美) | 441 2096 | 0.33 0.32 | 7.8 13 | 950 1093 | 160 328 | 2.76 6.39 | “小羚羊” AH-56 |
三代 | 70-80 | 马基拉 (法) T700-GE-700 (美) | 1324 1146 | 0.292 0.29 | 10.4 17 | 1100 1199 | 210 181 | 6.3 6.33 | “超美洲豹” “黑鹰” |
四代 | 80-90 | NTR—390 (欧洲) T800-LHT-800 (美) RTM—322 (英、法) | 958 895 1566 | 0.274 0.280 0.267 | 13 15 14.72 | 1432 1480 | 169 163 241 | 5.66 5.5 6.5 | 欧洲“虎式” AH-66 EH-101 |
旋涡轴机分类
按其动力涡轮的形式不同,涡轴发动机可以分为固定涡轮轴发动机和自由涡轮轴发动机。前一种动力涡轮和燃气发生器转动,并相互固定在同一根轴上;后一种动力涡轮和燃气发生器转动,并分别固定在两根轴上,两者之间无机械连接,且动力涡轴呈“自由”状态。无涡轴发动机,又分为后出轴和前出轴两种。
旋转式发动机的主要部件及其工作原理
和普通航空喷气发动机一样,涡轴发动机也有五个主要部件,如进气装置,压气机,燃烧室,涡轮和排气装置,涡轴发动机的典型结构如下图所示。
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