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渦輪發(fā)動機產(chǎn)品組成
所有的渦輪發(fā)動機都具備壓縮機(Compressor)、燃燒室(combustion)、渦輪機(Turbine，也就是渦輪發(fā)動機之名的來源)三大部份。壓縮機通常還分成低壓壓縮機(低壓段)和高壓壓縮機(高壓段)，低壓段有時也兼具進氣風(fēng)扇增加進氣量的作用，進入的氣流在壓縮機內(nèi)被壓縮成高密度、高壓、低速的氣流，以增加發(fā)動機的效率。氣流進入燃燒室后，由供油噴嘴噴射出燃料，在燃燒室內(nèi)與氣流混合并燃燒。燃燒后產(chǎn)生的高熱廢氣，接著會推動渦輪機使其旋轉(zhuǎn)，然后帶著剩余的能量，經(jīng)由噴嘴或排氣管排出，至于會有多少的能量被用來推動渦輪，則視渦輪發(fā)動機的種類與設(shè)計而定，渦輪機和壓縮機一樣可分為高壓段與低壓段。
雖然渦輪發(fā)動機可能有許多不同的運作原理，但的渦輪型式可以只包含一個“轉(zhuǎn)子”（Rotor），例如一個帶有中心軸的扇葉，將此扇葉放置在流體中（例如空氣或水），流體通過時對扇葉施加的力量會帶動整個轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動，進而得以從中心軸輸出軸向的扭力。風(fēng)車與水車這類的裝置，可以說是人類發(fā)明的渦輪發(fā)動機原型。
依照不同的分類方式，渦輪發(fā)動機也可以分類成很多不同的型式。例如以燃燒室與轉(zhuǎn)子的位置是否在一起進行區(qū)別，就存在有屬于外燃機一類的燃氣渦輪發(fā)動機（Gas turbine）和屬于內(nèi)燃機一類的渦輪風(fēng)扇發(fā)動機（Turbofan）。
如果將渦輪發(fā)動機反過來運作，則會變成一種輸入力量之后可以將流體帶動的設(shè)備，例如壓縮機與泵。
有些渦輪發(fā)動機本身具有多組扇葉，其中部分是用于自流體汲取動力，部分是用于推動流體，二者不能混為一談。舉例來說在大部分的渦輪扇葉發(fā)動機與渦輪螺旋槳發(fā)動機中，位于燃燒室之前的扇葉實際的作用是用于加壓進氣，因此應(yīng)被視為是一種壓縮機。真正的渦輪機部分是位于燃燒室后方的風(fēng)扇，被燃燒后的排氣推動產(chǎn)生動力，再透過傳動軸將力量輸送至主扇葉（渦輪風(fēng)扇發(fā)動機）或螺旋槳（渦輪旋槳發(fā)動機）處，推動其運轉(zhuǎn)。[1]
渦輪發(fā)動機性能介紹
工作原理
渦輪增壓發(fā)動機是一個空氣壓縮機，它利用發(fā)動機排出的廢氣作為動力來推動位于排氣道內(nèi)的渦輪，渦輪轉(zhuǎn)動的同時帶動位于進氣道內(nèi)同軸的葉輪，葉輪壓縮由空氣濾清器管道送來的新鮮空氣，再送入氣缸。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速加快，高速的廢氣推動渦輪提速，廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速同步加快，空氣壓縮程度得以加大，發(fā)動機的進氣量就相應(yīng)地增加，氣缸內(nèi)燃燒更充分，動力輸出就更高。
優(yōu)勢
內(nèi)燃機是一種耗氣機械，由于燃油需要與空氣混合才能完成燃燒沖程一旦空燃比達到某一值后，再增加燃油，不但不會產(chǎn)生更多功率，還將黑煙和未燃盡的燃油排到大氣中。發(fā)動機供油越多黑煙就越濃。因此，當超過空燃比極限后，繼續(xù)供油不但消耗更多燃油、使柴油機壽命縮短，還會嚴重污染大氣。
渦輪增壓的是它可在不增加發(fā)動機排量的基礎(chǔ)上，大幅度提高發(fā)動機的功率，非增壓發(fā)動機通過曲軸的運動直接從大氣中吸進空氣，而渦輪增壓發(fā)動機由渦輪增壓器向發(fā)動機提供壓縮空氣。由于進入氣缸的空氣量增多，所以允許噴入較多的燃油使發(fā)動機產(chǎn)生較多的功率并具有較高的燃燒效率。這意味著一臺尺寸和重量相同的發(fā)動機經(jīng)增壓后可以產(chǎn)生較多的功率或者說一臺小排量發(fā)動機經(jīng)增壓后可產(chǎn)生與較大發(fā)動機相同的功率。由于渦輪增壓器為發(fā)動機提供了更多的空氣燃油在發(fā)動機氣缸里燃燒時會燃燒得更充分、更。其它還有節(jié)約燃油和降低排放等優(yōu)點。
渦輪增壓器可使非增壓發(fā)動機在高原上工作時得到氧氣補償，發(fā)動機和渦輪增壓器相匹配使進氣管壓力保持海平面大氣壓。而一臺自然吸氣的發(fā)動機隨著海拔高度的增加其功率將下降。增壓系統(tǒng)技術(shù)類型主要由以下幾種。
渦輪發(fā)動機主要分類
按照發(fā)動機燃料燃燒所需的氧化劑的來源不同可分為火箭發(fā)動機和空氣噴氣發(fā)動機。火箭發(fā)動機自帶氧化劑?；鸺l(fā)動機根據(jù)氧化劑和的形態(tài)不同，又分為液體火箭發(fā)動機和固體火箭發(fā)動機。
渦輪發(fā)動機近來也被用來用作大型發(fā)電機。
渦輪噴氣發(fā)動機
（主要用于戰(zhàn)斗機，以及超音速客機，例如協(xié)和號）；
這類發(fā)動機具有加速快、設(shè)計簡便等優(yōu)點，是較早實用化的噴氣發(fā)動機類型。但如果要讓渦噴發(fā)動機提高推力，則必須增加燃氣在渦輪前的溫度和增壓比，這將會使排氣速度增加而損失更多動能，于是產(chǎn)生了提高推力和降低油耗的矛盾。因此渦噴發(fā)動機油耗大，對于商業(yè)機來說是個致命弱點。[2]
渦輪風(fēng)扇發(fā)動機
（主要用于民用噴氣式客機機和轟炸機、預(yù)警機，運輸機等，是應(yīng)用廣泛的渦輪發(fā)動機）
渦輪風(fēng)扇發(fā)動機的妙處，就在于既提高渦輪前溫度，又不增加排氣速度。渦扇發(fā)動機的結(jié)構(gòu)，實際上就是渦輪噴氣發(fā)動機的前方再增加了幾級渦輪，這些渦輪帶動一定數(shù)量的風(fēng)扇。風(fēng)扇吸入的氣流一部分如普通噴氣發(fā)動機一樣，送進壓氣機(術(shù)語稱“內(nèi)涵道”)，另一部分則直接從渦噴發(fā)動機殼外圍向外排出(“外涵道”)。因此，渦扇發(fā)動機的燃氣能量被分派到了風(fēng)扇和燃燒室分別產(chǎn)生的兩種排氣氣流上。這時，為提高熱效率而提高渦輪前溫度，可以通過適當?shù)臏u輪結(jié)構(gòu)和增大風(fēng)扇直徑，使更多的燃氣能量經(jīng)風(fēng)扇傳遞到外涵道，從而避免大幅增加排氣速度。熱效率和推進效率取得了平衡，發(fā)動機的效率得到極大提高。效率高就意味著油耗低，飛機航程變得更遠。 從結(jié)構(gòu)上看，目前渦扇發(fā)動機可分為單轉(zhuǎn)子、雙轉(zhuǎn)子、三轉(zhuǎn)子。
渦輪風(fēng)扇發(fā)動機可以再細分為不加力式和加力式。前者不僅渦輪前溫度較高，而且風(fēng)扇直徑較大，涵道比可達8以上，這種發(fā)動機的經(jīng)濟性優(yōu)于渦輪噴氣發(fā)動機，而可用飛行速度又比活塞式發(fā)動機高，在現(xiàn)代大型干線客機、運輸機等速度為M0.9左右的飛機中得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)熱機的原理，當發(fā)動機的功率一定時，參加推進的工質(zhì)越多，所獲得的推力就越大，不加力式渦輪風(fēng)扇發(fā)動機由于風(fēng)扇直徑大，空氣流量就大，因而推力也較大。同時由于排氣速度較低，這種發(fā)動機的噪音也較小。加力式渦輪風(fēng)扇發(fā)動機在飛機巡航中是不開加力的，這時它相當于一臺不加力式渦輪風(fēng)扇發(fā)動機，但為了追求高的推重比和減小阻力，這種發(fā)動機的涵道比一般在1.0以下。在高速飛行時，發(fā)動機的加力打開，外涵道的空氣和渦輪后的燃氣一同進入加力燃燒室噴油后再次燃燒，使推力可大幅度增加，甚至超過了加力式渦輪噴氣發(fā)動機，而且隨著速度的增加，這種發(fā)動機的加力比還會上升，并且耗油率有所下降。加力式渦輪風(fēng)扇發(fā)動機由于具有這種低速時較油耗低，開加力時推重比大的特點。
渦輪螺旋槳發(fā)動機（主要用于螺旋槳飛機，很多舊型號的活塞式螺旋槳發(fā)動機后來都經(jīng)改造安裝上了渦槳發(fā)動機從而延長了飛行壽命）；
渦輪軸發(fā)動機（主要用于直升機）
此外還有螺旋槳及風(fēng)扇組合的漿扇發(fā)動機
從噴氣推進方式來講，還有：
沖壓噴氣發(fā)動機（主要用于和靶機），采用間歇燃燒原理的脈沖噴氣發(fā)動機，以及不同類型組合的發(fā)動機，如渦輪/沖壓噴氣發(fā)動機。
渦輪發(fā)動機主要參數(shù)
發(fā)動機壓力比：壓力比是在發(fā)動機上兩個不同地點之間的壓力關(guān)系。
EPR=Pt7/Pt2(普惠公司JT系列)
EPR=Pt4.95/Pt2（PW4000系列）
發(fā)動機涵道比：是指渦輪風(fēng)扇發(fā)動機通過外涵的空氣質(zhì)量流量與通過內(nèi)涵的空氣質(zhì)量流量之比。涵道比為1左右是低涵道比發(fā)動機，2~3左右是中涵道比發(fā)動機，4以上是高涵道比發(fā)動機。
發(fā)動機排氣溫度：用EGT來表示。渦輪進口總溫是發(fā)動機最重要、最關(guān)鍵的參數(shù)，但是由于這里溫度高，溫度場不均勻，目前實際是測量渦輪排氣溫度間接反映渦輪進口溫度的高低，限制EGT以保證渦輪進口溫度不超過限制。
風(fēng)扇轉(zhuǎn)速：用n1表示。對于高涵道比渦扇發(fā)動機，由于風(fēng)扇產(chǎn)生推力占絕大部分，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速也是推力表征參數(shù)，在駕駛艙顯示。
通常部件有：進氣道、風(fēng)扇、低壓壓氣機、高壓壓氣機、燃燒室、高壓渦輪、低壓渦輪、噴管以及附件傳動部分。壓氣機、燃燒室組成核心發(fā)動機。[1]
參考資料
相關(guān)搜索relevant search
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