事實(shí)上,渦槳發(fā)動機(jī)的效率亦高于渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī),但是使用渦槳引擎的飛機(jī)速度通常較渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的飛機(jī)來的低。原因是渦槳引擎的涵道比通常比渦輪風(fēng)扇引擎來的高,但是也造成其槳葉端部分速度很高,有產(chǎn)生激波的可能。另外,因渦輪轉(zhuǎn)動速度很快,使得渦輪與螺槳之間必須要有變速齒輪,來降低螺槳轉(zhuǎn)速使其葉端不要超過音速。所以使用螺槳發(fā)動機(jī)的飛機(jī)會多個(gè)變速齒輪的重量。
雖然渦槳發(fā)動機(jī)的燃燒室與渦輪噴氣發(fā)動機(jī)類似,但為了自排廢氣中回收較多的動力以驅(qū)動螺旋槳,渦槳引擎的渦輪(Turbine)端之扇葉級數(shù)比較高。相反的,由于渦輪噴氣發(fā)動機(jī)主要的推進(jìn)力都來自于熱氣直接排放至大氣中所產(chǎn)生的反作用力,因此其渦輪端的扇葉級距數(shù)越小越好,只需保持足夠的回收動力用來驅(qū)動壓縮端的扇葉即可。
渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)應(yīng)用
為了提高效率,人們索性便拋去了風(fēng)扇的外涵殼體,用螺旋槳代替了風(fēng)扇,便形成了渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī),簡稱渦槳發(fā)動機(jī)。渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)由螺旋槳和燃?xì)獍l(fā)生器組成,螺旋槳由渦輪帶動。由于螺旋槳的直徑較大,轉(zhuǎn)速要遠(yuǎn)比渦輪低,只有大約1000轉(zhuǎn)/分,為使渦輪和螺旋槳都工作在正常的范圍內(nèi),需要在它們之間安裝一個(gè)減速器,將渦輪轉(zhuǎn)速降至十分之一左右后,才可驅(qū)動螺旋槳。這種減速器的負(fù)荷重,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造成本高,它的重量一般相當(dāng)于壓氣機(jī)和渦輪的總重,作為發(fā)動機(jī)整體的一個(gè)部件,減速器在設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)中占有相當(dāng)重要的地位。
渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)的螺旋槳后的空氣流就相當(dāng)于渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的外涵道,由于螺旋槳的直徑比發(fā)動機(jī)大很多,氣流量也遠(yuǎn)大于內(nèi)涵道,因此這種發(fā)動機(jī)實(shí)際上相當(dāng)于一臺超大涵道比的渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)。
盡管工作原理近似,但渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)和渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)在產(chǎn)生動力方面卻有著很大的不同,渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)的主要功率輸出方式為螺旋槳的軸功率,而尾噴管噴出的燃?xì)馔屏O小,只占總推力的5%左右,為了驅(qū)動大功率的螺旋槳,渦輪級數(shù)也比渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)要多,一般為2~6級。
同活塞式發(fā)動機(jī)+螺旋槳相比,渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)。首先,它的功率大,功重比(功率/重量)也大,最大功率可超過10000馬力,功重比為4以上;而活塞式發(fā)動機(jī)最大不過三四千馬力,功重比2左右。其次,由于減少了運(yùn)動部件,尤其是沒有做往復(fù)運(yùn)動的活塞,渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性好,噪音小,工作壽命長,維修費(fèi)用也較低。而且,由于核心部分采用燃?xì)獍l(fā)生器,渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)的適用高度和速度范圍都要比活塞式發(fā)動機(jī)高很多。在耗油率方面,二者相差不多,但渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)所使用的煤油要比活塞式發(fā)動機(jī)的汽油便宜。
由于涵道比大,渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)在低速下效率要高于渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī),但受到螺旋槳效率的影響,它的適用速度不能太高,一般要小于900km/h。目前在中低速飛機(jī)或?qū)Φ退傩阅苡袊?yán)格要求的巡邏、反潛或滅火等類型飛機(jī)中的到廣泛應(yīng)用。
用渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī),渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī),渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的有哪些飛機(jī)
除三種渦輪軸、渦輪槳扇、沖壓噴氣三種 渦輪軸主要用直升機(jī)面 使用渦扇引擎目前噴氣機(jī)占據(jù)絕數(shù)比基本所客機(jī)都用涵道比渦扇引擎所戰(zhàn)斗機(jī)幾乎都用涵道比渦扇引擎 渦槳主要用些短途運(yùn)輸機(jī)型飛行器比捕食者機(jī)用渦槳 ...
渦輪噴氣發(fā)動機(jī)和渦輪槳扇發(fā)動機(jī)的區(qū)別是什么
渦輪槳扇發(fā)動機(jī)是在渦輪噴氣發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展來的,也就是槳扇發(fā)動機(jī)中間也是個(gè)噴氣發(fā)動機(jī),最前面有個(gè)大螺旋槳,兩個(gè)部分都能提供動力,既有速度又省油,還有另一種渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)跟槳扇發(fā)動機(jī)差不多意思,只是風(fēng)扇...
那是因?yàn)樗鼈兯苿拥慕橘|(zhì)不同,空氣和水一個(gè)稀薄一個(gè)厚重它們的阻力完全不同,而且船是直接漂浮在水面,飛機(jī)是要整個(gè)飛到空中,如果把飛機(jī)的螺旋槳用在船上,就算發(fā)動機(jī)能啟動但它的葉片因?yàn)樽枇μ篑R上就打壞;...
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評分: 4.6
對某型螺旋槳發(fā)動機(jī)1個(gè)重要部位的連接螺栓進(jìn)行了預(yù)緊力研究。介紹了螺栓預(yù)緊力的計(jì)算和螺栓的靜強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度校核方法,得出了試驗(yàn)和改型機(jī)用該連接螺栓的鎖緊力矩。
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評分: 4.4
通過發(fā)動機(jī)螺旋槳功率特性分析,對巡航狀況下增壓發(fā)動機(jī)渦輪廢氣調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)規(guī)律進(jìn)行了研究,并且預(yù)測飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài).對飛機(jī)在4 000 m海拔高度以恒定速度180 km/h巡航工況進(jìn)行了研究,調(diào)節(jié)渦輪廢氣放氣閥開度控制空氣盒的目標(biāo)壓力,槳距角的變化隨螺旋槳特性曲線進(jìn)行調(diào)節(jié).運(yùn)行的結(jié)果顯示,通過變槳距調(diào)節(jié)和渦輪廢氣閥調(diào)節(jié)的共同作用,可實(shí)現(xiàn)與增壓器匹配的壓氣機(jī)運(yùn)行在68%~76%的高效率區(qū)域.
渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)是一種通常用于飛機(jī)上的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(gas turbine engine)。渦槳發(fā)動機(jī)的驅(qū)動原理大致上與使用活塞發(fā)動機(jī)作為動力來源的傳統(tǒng)螺旋槳飛機(jī)雷同,是以螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的力量來作為飛機(jī)前進(jìn)的推進(jìn)力。其與活塞式螺槳機(jī)主要的差異點(diǎn)除了驅(qū)動螺旋槳中心軸的動力來源不同外,還有就是渦槳發(fā)動機(jī)的螺旋槳通常是以恒定的速率運(yùn)轉(zhuǎn),而活塞動力的螺旋槳?jiǎng)t會依照發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速不同而有轉(zhuǎn)速高低的變化。代表有俄羅斯HK-93函道槳扇發(fā)動機(jī)。
渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)的特點(diǎn)是利用螺旋槳將燃?xì)獯蟛糠挚捎媚芰哭D(zhuǎn)換成推進(jìn)功率,即有效功85%~90%傳遞給螺旋槳產(chǎn)生拉力,渦槳發(fā)動機(jī)的推進(jìn)效率近似等于螺旋槳的有效效率。因此,槳葉角是渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)的重要參數(shù)之一。測量的準(zhǔn)確與否不但直接影響對發(fā)動機(jī)性能(拉力、 推進(jìn)效率等)評定,而且是檢查螺旋槳發(fā)動機(jī)順槳、 回槳、 反槳等的位置標(biāo)志 。
朱宇在《渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)槳葉角測量試驗(yàn)》詳細(xì)介紹了渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)槳葉角測量方法,包括槳葉角傳感器的研制、 安裝以及測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)遙測、 采集處理整個(gè)無線傳輸過程。螺旋槳測試系統(tǒng)包含遙測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集/記錄系統(tǒng)。遙測系統(tǒng)的動部件和靜部件由德國德泰遙測公司( Datatel)研制,為 40通道應(yīng)變、 槳葉角遙測系統(tǒng),具有抗干擾能力強(qiáng)、 信號質(zhì)量好、 數(shù)據(jù)精度高、 使用維護(hù)方便的特點(diǎn)。機(jī)載數(shù)據(jù)采集/記錄系統(tǒng)由德國雷卡公司 ( Heim System GmbH)提供。該機(jī)載采集/記錄器可滿足同時(shí)記錄 40 通道信號,并具有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳、 機(jī)上實(shí)時(shí)監(jiān)視功能。該方法在運(yùn)八飛機(jī)試驗(yàn)平臺上成功地進(jìn)行了飛行驗(yàn)證,為驗(yàn)證螺旋槳空中調(diào)節(jié)和運(yùn)行規(guī)律提供了寶貴的試驗(yàn)數(shù)據(jù),對于今后螺旋槳、旋翼及其它高速旋轉(zhuǎn)部件的試飛測試具有重要參考價(jià)值 。
槳葉角隨飛行速度的變化
保持飛行高度不變、發(fā)動機(jī)狀態(tài)不變,進(jìn)行加減速平飛試驗(yàn),得到渦槳發(fā)動機(jī)螺旋槳槳葉角跟速度的關(guān)系。隨著飛行速度的增大,發(fā)動機(jī)總增壓比增大,渦輪中的焓降也加大,同時(shí)發(fā)動機(jī)進(jìn)氣流量隨飛行速度的增大而增大,因此發(fā)動機(jī)輸出功率增大。為了保持發(fā)動機(jī)恒轉(zhuǎn)速,發(fā)動機(jī)槳葉角增大 。
槳葉角隨飛行高度的變化
保持發(fā)動機(jī)狀態(tài)不變,進(jìn)行等速爬升飛行試驗(yàn)。隨著飛行高度的增加,空氣密度減小很快,雖然發(fā)動機(jī)輸出功率減小,但螺旋槳需用扭矩也同時(shí)減小,發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速仍然有增大的趨勢,為了保持發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速恒定,發(fā)動機(jī)槳葉角隨高度的增加而增大 。
槳葉角隨發(fā)動機(jī)狀態(tài)的變化
飛行高度和飛行速度不變時(shí),隨著發(fā)動機(jī)油門角度的增大,發(fā)動機(jī)油耗增大,發(fā)動機(jī)輸出軸功率也同時(shí)增大,為了保持等轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),螺旋槳槳葉角增大 。
(1)通過試驗(yàn),較為準(zhǔn)確地掌握了螺旋槳空中調(diào)節(jié)和運(yùn)行規(guī)律,為該螺旋槳的設(shè)計(jì)定型提供了寶貴的試驗(yàn)數(shù)據(jù);
(2)從試驗(yàn)過程和試驗(yàn)結(jié)果可知,為了獲得準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù),槳葉角傳感器設(shè)計(jì)、加工和安裝的質(zhì)量是非常關(guān)鍵的因素 。
渦槳-5渦輪螺旋槳式發(fā)動機(jī)基本信息
名 稱 渦槳-5(WJ-5)渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)
廠 商 哈爾濱東安發(fā)動機(jī)制造公司 生產(chǎn)現(xiàn)狀 WJ5A/AI/E生產(chǎn)
裝機(jī)對象 WJ5 Y-7
WJ5A SH-5
WJ5B Y-7/Y-7H
WJ5AI/WJ5E Y-7/Y-7-100/Y-7-200B/Y-7H/Y-7H500