渦輪發(fā)動機
渦輪發(fā)動機(Turbine engine,或常簡稱為Turbine)是一種利用旋轉的機件自穿過它的流體中汲取動能的發(fā)動機形式,是內燃機的一種。常用作飛機與大型的船舶或車輛的發(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:是指渦輪風扇發(fā)動機通過外涵的空氣質量流量與通過內涵的空氣質量流量之比。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。
風扇轉速:用n1表示。對于高涵道比渦扇發(fā)動機,由于風扇產生推力占絕大部分,風扇轉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。
組成
所有的渦輪發(fā)動機都具備壓縮機(Compressor)、燃燒室(Cumbustion)、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扇增加進氣量的作用,進入的氣流在壓縮機內被壓縮成高密度、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,在燃燒室內與氣流混合并燃燒。燃燒后產生的高熱廢氣,接著會推動渦輪機使其旋轉,然后帶著剩余的能量,經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)動機的種類與設計而定,渦輪機會和壓縮機一樣分成高壓段與低壓段。
雖然渦輪發(fā)動機可能有許多不同的運作原理,但最簡單的渦輪型式可以只包含一個“轉子”(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子開始轉動,進而得以從中心軸輸出軸向的扭力。風車與水車這類的裝置,可以說是人類最早發(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。例如以燃燒室與轉子的位置是否在一起來區(qū)別,就存在有屬于外燃機一類的燃氣渦輪發(fā)動機(Gas turbine),與屬于內燃機的渦輪風扇發(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備,例如壓縮機(compressor)與泵(pump)。
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扇,被燃燒后的排氣推動產生動力,再透過傳動軸將力量輸送至主扇葉(渦輪風扇發(fā)動機)或螺旋槳(渦輪旋槳發(fā)動機)處,推動其運轉。
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。火箭發(fā)動機根據氧化劑和燃燒劑的形態(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
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