search
尋找貓咪~QQ 地點 桃園市桃園區 Taoyuan , Taoyuan

渦輪螺旋槳發動機的基本構造和特點|陳光談航發37

渦槳發動機的基本構造

渦輪螺旋槳發動機有定軸式、自由渦輪式等二種。定軸式渦輪螺旋槳發動機由燃氣發生器(包括進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪)、尾噴管、減速器和尾噴管附屬系統及附件傳動機匣等部件組成;

而自由渦輪式渦輪螺旋槳發動機除上述部件外,還包括一組自由渦輪(一級或多級)。由於渦輪螺旋槳發動機的燃氣發生器、動力渦輪、尾噴管、發動機附屬系統及附件傳動裝置與渦輪噴氣發動機一樣,這裡不再一一敘述。

以下主要介紹渦輪螺旋槳發動機的減速器部件以及用於渦輪螺旋槳發動機的螺旋槳。

螺旋槳

圖、P-51戰鬥機搭載的勞斯萊斯格里芬引擎配有一對同軸反轉螺旋槳

螺旋槳是將航空發動機(活塞式或燃氣渦輪式)的軸功率轉化為航空器拉力或推進力的葉片推進裝置(圖6-6),又稱空氣螺旋槳。

在第二次世界大戰以前,螺旋槳是唯一的推進裝置,在馬赫數小於0.6以下的低速飛機上,至今仍普遍採用螺旋槳推進。

螺旋槳由槳葉、槳轂、操縱機構等構成,它可將所得到的功率轉變成推進飛機前進的拉力。

螺旋槳槳葉旋轉時將前方空氣吸入然後作用於氣流一個向後的力,使氣流加速排向後方,與此同時,氣流作用於槳葉一個反作用力,這個反作用力就是螺旋槳的拉力。

渦輪螺旋槳發動機中,螺旋槳通常為單排四片槳葉,在大功率(10000千瓦左右)的渦輪螺旋槳發動機中,為了能使槳葉有高的效率,需將螺旋槳做成轉向相反的雙排,每排四片槳葉。

螺旋槳的操縱機構利用轉速敏感元件,感受螺旋槳轉速的變化,用以改變、調節槳葉的槳葉角(即槳距),達到調節發動機轉速和螺旋槳拉力的目的。在發動機起動時,槳葉安裝角變小,使螺旋槳轉動阻力矩最小,便於起動;

飛機起飛時槳葉安裝角變大,使螺旋槳產生最大拉力;當飛機降落後在地面滑跑時,還可將槳葉調到負槳位置以產生負拉力,對飛機進行剎車,縮短滑行距離;

飛機飛行中,一旦發動機因故障而停車時,操縱機構自動將槳葉前緣調整到與飛行方向一致的位置(稱為順槳),以免槳葉被氣流吹轉,形成飛機的阻力。螺旋槳變距機構有液壓式、電動式和機械式三種。

6.3.1.2 減速器

減速器是使發動機輸出軸轉速降低到飛機推進器或附件所需轉速和轉向的齒輪裝置。飛機推進器可以是飛機的螺旋槳,也可以是直升機的旋翼。

渦輪螺旋槳發動機的減速器均採用齒輪傳動,要求減速器在高負荷、高轉速下工作可靠、效率高。

由於在減速器的設計、加工中,作到了精益求精,其傳動效率可高達98~99%;雖然傳動效率這麼高,但因傳遞功率大,其摩擦功率可高達50~200馬力(37~147千瓦),需通過對齒輪、軸承噴入大量的滑油,以帶走摩擦產生的熱量。

圖、普·惠公司研製的高速減速器

渦輪螺旋槳發動機的減速器由於用途和結構特點不同,可分機內和機外減速器及雙槳式減速器。

減速器與發動機置於一體,成為發動機的一部分,稱為機內減速器,渦輪螺旋槳發動機均為機內減速器。

當發動機安裝在重型飛機的機翼上或安裝在飛機的機身內,距離螺旋槳較遠時,一般採用機外減速器,它主要用於直升機中,又稱主減速器。

當渦輪螺旋槳發動機的功率超過10000馬力(7350千瓦)時,一般單一螺旋槳不能吸收這樣大的功率,必須使用轉向相反的兩個(雙)螺旋槳。

傳動雙螺旋槳的減速器更為複雜,它的輸入軸為一個,即自由渦輪的傳動軸,而輸出軸為套在一起(即共軸心)、但旋轉方向相反的兩個軸。

其特點是螺旋槳所產生的反扭矩可以全部抵消,飛機的穩定性和操縱性得以改善,且可提高螺旋槳效率。

前蘇聯的圖-95轟炸機(圖6-9)是世界上最大的裝渦輪螺旋槳發動機的飛機,它裝有四台單台功率為8950千瓦(12000馬力)的渦輪螺旋槳發動機,驅動四組共軸反轉的雙螺旋槳。

圖、裝有世界上最大、帶雙螺旋槳的渦輪螺旋槳發動機的圖-95轟炸機

渦輪螺旋槳發動機的減速器與其它機械設備的減速器相比,其結構有以下兩個特點:

a) 傳遞功率大

渦輪螺旋槳發動機減速器通常傳遞功率為3000~6000馬力(2200~4400千瓦),有的高達15000馬力(11000千瓦)以上。

燃氣發生器轉子或自由渦輪的轉速很高,螺旋槳的轉速又低,這就使得一些齒輪在很高的圓周速度下工作,另一些齒輪又在很高的扭矩負荷下工作。

為了保證高速齒輪可靠工作,必須採取措施使齒輪嚙合良好,盡量減少嚙合過程中對輪齒的衝擊作用,並減小齒輪負荷和保證工作溫度適當。

b) 傳動比大,徑向尺寸小

渦輪螺旋槳發動機減速器的傳動比(減速器輸入軸轉速與輸出軸轉速之比)通常為10~16。為了達到減速器的傳動比要求,必然是齒輪尺寸很大,或者採用複雜的多級傳動方式。

而由於減速器通常設置在壓氣機前,減速器齒輪尺寸過大會使得減速器外形增大,發動機迎風面積變大而增加阻力,且發動機進氣道中的氣流偏轉大會造成較大的進氣損失,使發動機功率降低。

圖、庫茲涅佐夫NK-12MV型渦輪螺旋槳發動機

因此,為了解決傳動比大與外廓尺寸要求盡量小的矛盾,渦輪螺旋槳發動機的減速器只能設計得較複雜,加工精度要求高。

添加「航空之家」,關注微信公眾號獲取更多航空訊息。

微信關註:yankeejoe,備註個人信息,加入「航空之家微信群」

本文為作者原創,未經授權不得轉載



熱門推薦

本文由 yidianzixun 提供 原文連結

寵物協尋 相信 終究能找到回家的路
寫了7763篇文章,獲得2次喜歡
留言回覆
回覆
精彩推薦