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直升机的动力装置大体上分为两类,即航空活塞式发动机和航空涡轮轴发动机。 在直升机发展初期,均采用技术上比较成熟的航空活塞式发动机作为直升机的动力装置。但由于其振动大,功率质量比和功率体积比小、控制复杂等许多问题,人们就利用已经 发展起来的涡轮喷气技术寻求性能优良的直升机动力装置,从而研制成功直升机用涡轮铀发动机。
实践证明,涡轮轴发动机较活塞式发动机更能适合直升机的飞行特点。当今世界上,除部分小型直升机还在使用活塞式发动机外,涡轮轴发动机已成为直升机动力装置的主要形式。
航空涡轮轴发动机
航空涡轮轴发动机,或简称为涡铀发动机,是一种输出轴功率的涡轮喷气发动机。法国 是最先研制涡轴发动机的国家。50年代初,透博梅卡公司研制成一种只有一级离心式叶轮压气机、两级涡轮的单转于、输出轴功率的直升机用发动机,功率达到了206kW(280hp), 成为世界上第一台直升机用航空涡轮轴发动机,定名为“阿都斯特—l”(Artouste—1)。首先装用这种发动机的直升机是美国贝尔直升机公司生产的Bell 47(编号为XH—13F),于1954年进行了首飞。
涡轴发动机自从问世近40年来,产品不断改进发展,结构、性能一代比一代好,型号不断推陈出新。据不完全统计,世界上直升机用航空涡轴发动机,经历了四代发展时期,输出轴功率从几十千瓦到数千千瓦,大大小小约有二十几个发展系列。
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
涡轴发动机分类
涡轴发动机据其动力涡轮的形式不同,可分为固定涡轮轴发动机和自由涡轮轴发动机两种。前者的动力涡轮和燃气发生器转于,共同固定在同一根轴上;后者的动力涡轮和燃气发 生器转子,分别固定在两根轴上,动力涡轴与燃气发生器转于彼此无机械联系,动力涡轴呈“自由”状态。自由涡轮轴发动机,又可分为后出轴和前出轴两种。
涡轴发动机的主要机件及其工作原理
与一般航空喷气发动机一样,涡轴发动机也有进气装置、压气机、燃烧室、涡轮及排气 装置等五大机件,涡轴发动机典型结构如下图所示。
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