| 单词 | 涡轮螺桨发动机 |
| 释义 | 【涡轮螺桨发动机】 拼译：turboprop aeroengine 简称涡桨发动机。由压气机、燃烧室、涡轮、自由涡轮、喷管、减速器和螺旋桨组成。压气机、燃烧室和涡轮组成燃气发生器，其工作方式和涡轮喷气发动机和涡扇发动机的燃气发生器相同，燃气发生器所产生的高温高压燃气在自由涡轮(亦称动力涡轮)中膨胀做功，输出轴功率，经减速器传动螺旋桨；自由涡轮后的燃气从喷管排出，由于排气速度大于飞行速度，涡桨发动机也产生反作用推力。涡桨发动机推动飞机前进的力由螺旋浆的拉力和反作用推力组成，后者只占很小一部分。为减少自由涡轮的级数、降低重量，要求在发动机高转速下工作，而螺旋桨却因直径大只有在低转速下才能有效工作，因此不得不采用复杂且沉重的减速器来协调，减速比一般为10～15。涡轮和自由涡轮装在一个轴上的发动机称为单轴涡桨发动机，这种发动机结构简单，但起动过程和慢车转速下燃气的温度较高，小功率时耗油率较高。 涡桨发动机的主要性能指标是当量功率、当量耗油率和功率重量比(简称功重比)。当量功率是动力涡轮产生的轴功率和反作用推力折合成的轴功率之和；当量耗油率是燃油流量和当量功率之比；功重比是当量功率和发动机重量之比。涡桨发动机的当量功率小到几百kW，大到3675kW以上；当量耗油率约为0．3～0．4kg／kW／h；功重比约为3．3～4．8kW／kg，有少数发动机的功重比大于6．5。涡桨发动机与活塞发动机相比，具有重量轻、振动小的优点，特别是随飞行高度增加，它的性能比活塞发动机更为优越。涡桨发动机和涡轮喷气发动机相比，具有起飞推力大和低速时耗油率低的优点。涡桨发动机的螺旋桨变距装置通过改变螺旋桨的桨叶角来改变拉力的大小和方向，因此涡桨发动机可以在保持工作转速不变的条件下，改变供油量和涡轮前燃气总温来改变发动机功率，通过改变桨距来适应发动机功率的变化，达到改变拉力的目的。正是由于采用了变距装置，涡桨发动机具有优良的加速性，可以迅速改变工作状态；飞机着陆时，可以通过变距产生反向拉力，缩短着陆距离。50年代研制的旅客机和运输机上多采用涡桨发动机。但是由于螺旋桨的直径大，飞行速度增大到一定程度后，桨叶尖部将产生激波而使螺旋桨效率急剧下降，拉力减少，耗油率增大，因此涡桨发动机只适用于飞行马赫数为0．5～0．7的飞机。以涡扇发动机为动力的飞机可以在马赫数为0．8左右时巡航，还具有足够低的耗油率。由于没有减速器，涡扇发动机便于制造而且成本低，因此在大中型旅客机和运输机上已不用涡桨发动机，而采用涡扇发动机，目前支线客机上仍使用涡桨发动机。80年代开始发展一种新型的节能发动机，称为螺桨风扇发动机，也称为无涵道风扇发动机，其特点是兼有涡桨和涡扇发动机的优点，其耗油率比先进大涵道比涡扇发动机少，而飞行速度可以达到0．8～0．85马赫。螺桨风扇发动机采用宽弦长、大后掠的桨叶，桨叶数目多于现代的螺旋桨，桨叶直径却小于现代的螺旋桨。螺桨风扇发动机有多种方案，按桨扇的位置可分为置于发动机前方的拉进式和置于发动机后方的推进式；按桨叶排数可分为单排和双排，目前已试飞的方案是双排方案；按有无减速器又可分为桨扇通过减速器由动力涡轮驱动和桨扇直接由动力涡轮驱动。有减速器的发动机可使桨扇和动力涡轮均在有效的转速下工作，效率高，但要解决传动大功率的减速器设计和制造问题；没有减速器的一种成功方案是由转向相反的两个动力涡轮分别驱动一排桨叶，即双排对转的方案，这种无减速器方案的设计难点是对转涡轮。80年代后期，有减速器和无减速器的方案均已研制成功并通过试飞验证。美国的普拉特－惠特尼公司宣称：无涵道风扇发动机的地面试验已达到起飞推力11325kg，耗油率为0．08kg／J／h，比目前最好的涡扇发动机还低20%。由于成本和振动等问题，螺桨风扇发动机还未进入商用阶段。【参考文献】：1 普拉特－惠特尼公司，Technology Readiness for The1990’s，19862 通用电气公司．Summary，19873 陈光主编．航空燃气涡轮发动机结构设计．北京：北京航空学院出版社，1988(北京航空航天大学张津教授) |
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