涡轮发动机，航空航天发动机中的绝对主力
机械工程师笔记2020-10-09 12:37
涡轮发动机利用压缩机对空气进行压缩，然后将其送至燃烧室，将燃料射入燃烧室进行燃烧，并利用产生的高温高压燃烧气体使涡轮（主扇叶）旋转，排出燃烧气的热能来获得推力的发动机。
与往复式发动机不同，涡轮发动机被连续压缩、燃烧、膨胀和排出，并且燃烧在恒定压力下进行，理论循环是布雷顿循环。燃气轮机的概念由英国的约翰·巴伯（John Barber）于1791年提出的，并于1884年由挪威的延斯·威廉·艾吉杜斯·埃林（Jens William Aegidus Elling）获得专利。它于1903年获得并运营。1939年8月27日，德国汉斯·冯·奥海因（Hans Joachim Pabst von Ohain）的"海因克尔" He-178原型，装载着燃气涡轮喷气发动机，实现了世界上第一架喷气式飞机。该涡轮发动机于1952年5月用于Dehabiland彗星I型客机，被引入商用航空。
在赛车界中，1963年和1965年，英国罗孚汽车公司将配备燃气轮机的汽车用于勒芒24小时耐力赛，而美国STP则用装有波音发动机的汽车参加印地500。
涡轮发动机分类（classification）：
（1）涡轮喷气发动机（ （turbojet engine））：
它是一种利用涡轮的轴向输出来驱动压缩机并利用发动机排放的废气能量作为驱动力的发动机。
（2）涡扇发动机（turbofan engine）：
涡轮的轴向输出，用于驱动压缩机，在额外的涡轮上转动推力风扇，同时将发动机产生的排气能量作为推力。废气的喷射速度降低，但包括风扇在内的总空气流量增加，使得发动机推力增加。
（3）涡轮螺旋桨发动机（turboprop engine）：
它是一种通过驱动压缩机和螺旋桨并通过约1/10减速器驱动推进螺旋桨以获得推力的发动机。
（4）涡轮轴发动机 （turboshaft engine）：
它是一种利用涡轮的轴向输出驱动压缩机，使机械独立的自由涡轮（free turbine）的轴向减速输出作为动力的发动机。它主要用在直升机和垂直/短距起落飞机上。
涡轮发动机构造（engine construction）：
（1）压缩机：
类似于奥托循环中的压缩冲程，在涡轮发动机中，燃烧能量与空气质量成正比，因此压缩对于增加在给定体积内可以处理的空气量至关重要。压缩机在发动机入口处起作用，涡轮是驱动压缩机的动力。
（2）燃烧室，燃烧器：
燃料被送入压缩的高压空气中并燃烧生成适合涡轮机的高温气体，燃料被雾化并在前端附近燃烧。仅在启动发动机时才需要火花塞，但是在点火后它会持续燃烧。
（3）涡轮：
一种从燃烧室膨胀高温和高压气体中提取能量，然后作为压缩机或轴的动力输出的装置。
看完文章，你是否对涡轮发动机有了一定的了解呢？涡轮发动机的应用很广泛，你能否想象到涡轮风扇发动机比涡轮喷气发动机的应用要更广泛？
无论哪一种发动机都有它的优点，都发挥着重要的作用。关于涡轮发动机就说到这里，如有不足，期待您的补充！
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