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1、第五章涡桨和涡轴发动机,组成,涡桨发动机： 螺旋桨、减速器、进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管,2021年9月17日,2,组成,涡轴发动机： 进气道、压气机、燃烧室、涡轮、动力涡轮、输出轴、尾喷管,2021年9月17日,3,工作原理,涡桨发动机： 同参数条件下热力循环与涡喷相同，热效率相同； 将热机获取机械能中的绝大部分转换为涡轮功（95%），少部分转换为动能增量，排气速度低，减小余速损失； 涡轮输出功率带动螺旋桨高速旋转，使通过桨叶的气流加速，气流对叶片产生反作用力而使桨叶产生巨大的拉力。,2021年9月17日,4,工作原理,涡轴发动机： 同参数条件下热力循环与涡喷相同，热效率相同； 将热
2、机获取机械能中的全部转换为涡轮功输出； 涡轮输出功率带动直升机旋翼和尾桨。,2021年9月17日,5,比较,动力涡轮轴的输出方向有不同的要求 涡桨发动机要求动力涡轮轴向发动机前方输出，以便将螺桨安装在发动机的前方 涡轮轴发动机，动力涡轮轴不一定从发动机前方输出 两种发动机的减速器各不相同 涡轮轴发动机所带动的旋翼转速很低，每分钟仅200转/分左右，减速比高，一般采用二个减速器，其中一个减速器安装在发动机上，称为“体内减速器”，另一个减速器安装在直升机上，称为“体外减速器”。 涡轮轴发动机的工作环境往往离地面较近 容易将沙石等杂物吸入发动机内，为了避免杂物损坏发动机，对涡轮轴发动机的进气道有特殊
3、的要求。,2021年9月17日,6,理想循环,气流理想循环热力过程与涡喷发动机相同： 0 2： 等熵压缩 2 3： 等压加热 3 3.1：等熵膨胀(带动压气机) 3.14 ：等熵膨胀(输出功率带动负载) 4 9：等熵膨胀（气体膨胀加速） 9 0：等压放热 负载 螺旋桨或旋翼,2021年9月17日,7,理想循环,2021年9月17日,8,涡桨发动机,涡轴发动机,性能参数,涡桨发动机 有效功率Pe (kw) 螺桨功率Pp 推进功率Pp 推进效率p 螺桨拉力Fp,2021年9月17日,9,性能参数,涡桨发动机 螺桨拉力Fp 喷气推力Fe 总推力F 耗油率sfc,2021年9月17日,10,性能参数,
4、涡轴发动机 发动机功率Pe (kw) 单位功率Ps (kw.s/kg) 耗油率sfc (kg/kw.h) 起飞状态：0.27kg/kw.h,2021年9月17日,11,涡轴发动机部件特点,进气装置 因直升机起飞和着陆时通常不在专用机场，发动机特别容易受外来物侵袭，常在进气装置内采取相应措施，如惯性分离装置等 压气机 因发动机尺寸小，大多采用离心式或轴流离心式组合压气机 优点：结构简单、抗外来物击伤、抗高频疲劳,2021年9月17日,12,涡轴发动机部件特点,涡轮 小尺寸涡轮设计的主要问题是效率和冷却问题 因叶片很短，叶尖间隙相对较大，漏气损失增大导致效率降低 排气装置 动力涡轮后燃气仍具有很高速度，但气流压力低于外界大气压 排气喷管必须有扩压作用 采用扩张形喷管，使气流压力增加，流速降低，到喷管出口气流压力与外界相同 减速器 动力涡轮转速与直升机旋翼转速相差近百倍 减速比大，需多级减速,2021年9月17日,13,调节规律,涡桨： 调节燃油 燃气发生器转速 调节桨叶角 功率动力涡轮转速 涡轴 调节燃油 燃气发生器转速 调节旋翼安装角 功率自由涡轮转速,2021年9月17日,14,发动机特性,涡桨发动机速度特性 螺桨功率随Ma而增加 但螺桨产生的拉力随飞行速度增加而迅速下降 适用于低速飞机,2021年9月17日,15,