1. 航空发动机涡轮轴
现在很多人都知道了,涡轮增压简称TURBO,如果在轿车尾部看到TURBO或者T,即表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机。
例如大众宝来的1.8T、帕萨特的1.8T、奥迪的2.0T等等。这些汽车的发动机工作,是靠燃料在发动机气缸内燃烧作功,从而对外输出功率。在发动机排量一定的情况下,若想提高发动机的输出功率,最有效的方法就是多提供燃料燃烧。然而,向气缸内多提供燃料容易做到,但要提供足够量的空气以支持燃料完全燃烧,靠传统的发动机进气系统是很难完成的。就拿汽油机工作原理来说,每向气缸里面提供1公斤的汽油,大约需要气缸吸入15公斤的空气,才能保证汽油充分燃烧。然而这15公斤的空气,其体积将是非常大的,光靠气缸在发动机进气过程产生的真空度,不容易将这么大体积的空气完全吸入。因此,提高发动机吸入气体的能力,也就是提高发动机的充气效率就显得尤为重要。增压技术就是一种提高发动机进气能力的方法。从原理上讲,它就是采用专门的压气机将气体在进入气缸前预先进行压缩,提高进入气缸的气体密度,减小气体的体积,这样,在单位体积里,气体的质量就大大增加了,进气量即可满足燃料的燃烧需要,从而达到提高发动机功率的目的。增压过程中采用的压气机又叫做增压器。发动机的增压方法根据驱动增压器所用能量来源的不同,基本上可以分为三类: 1.第一类是机械增压系统,增压器由发动机曲轴通过齿轮(或链条等)直接驱动。2.第二类是废气涡轮增压系统,增压器是由发动机工作时排出的废气带动的。3.第三类是复合增压系统,即在发动机上,既采用废气涡轮增压器,又同时应用机械驱动式增压器。此外还有惯性增压、气波增压等其他增压方式。航空发动机的涡轮增压和汽车道理差不多。
2. 航空发动机涡轮轴的作用
活塞式航空发动机
是早期在飞机或直升机上应用的航空发动机,用于带动螺旋桨或旋翼。大型活塞式航空发动机的功率可达2500千瓦。后来为功率大、高速性能好的燃气涡轮发动机所取代。但小功率的活塞式航空发动机仍广泛地用于轻型飞机、直升机及超轻型飞机。
燃气涡轮发动机
这种发动机应用最广。包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机,都具有压气机、燃烧室和燃气涡轮。涡轮螺旋桨发动机主要用于时速小于800千米的飞机;涡轮轴发动机主要用作直升机的动力;涡轮风扇发动机主要用于速度更高的飞机;涡轮喷气发动机主要用于超音速飞机。
冲压发动机
航空发动机分类
其特点是无压气机和燃气涡轮,进入燃烧室的空气利用高速飞行时的冲压作用增压。它构造简单、推力大,特别适用于高速高空飞行。由于不能自行起动和低速下性能欠佳,限制了应用范围,仅用在导弹和空中发射的靶弹上。
3. 航空发动机涡轮轴向力
当蜗杆为主动件时,其圆周力与其转向相反,径向力由啮合点指向圆心,轴向力则由左右手法则判断。
右手规则:以右手握住蜗杆,四指 指向蜗杆的转向,则拇 指的指向为啮合点处蜗 轮的线速度方向。
左手规则:以左手握住蜗杆,四指 指向蜗杆的转向,则拇 指的指向为啮合点处蜗 轮的线速度方向。
当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时,机构具有自锁性,可实现反向自锁,即只能蜗杆带动蜗轮,而不能由蜗轮带动蜗杆。如在起重机械中使用的自锁蜗杆机构,其反向自锁性可起安全保护作用。
蜗轮蜗杆啮合传动时,啮合轮齿间的相对滑动速度大,故摩擦损耗大、效率低。另一方面,相对滑动速度大使齿面磨损严重、发热严重,为了散热和减小磨损,常采用价格较为昂贵的减摩性与抗磨性较好的材料及良好的润滑装置,因而成本较高。
4. 航空发动机涡轮轴图片
涡轮机发动机(燃气轮机)的原理与中国的走马灯相同,走马灯的上方有一个叶轮,就像风车一样,当灯点燃时,灯内空气被加热,热气流上升推动灯上面的叶轮旋转,带动下面的小马一同旋转。
燃气轮机是靠燃烧室产生的高压高速气体推动燃气叶轮旋转,航空发动机涡轮是降温和整流。
5. 航空发动机涡轮轴式的优缺点
优点
虽然涡桨发动机的燃烧室与涡轮喷气发动机类似,但为了自排废气中回收较多的动力以驱动螺旋桨,涡桨引擎的涡轮(Turbine)端之扇叶级数比较高。相反的,由于涡轮喷气发动机主要的推进力都来自于热气直接排放至大气中所产生的反作用力,因此其涡轮端的扇叶级距数越小越好,只需保持足够的回收动力用来驱动压缩端的扇叶即可。
缺点
事实上,涡桨发动机的效率亦高于涡轮风扇发动机,但是使用涡桨引擎的飞机速度通常较涡轮风扇发动机的飞机来的低。原因是涡桨引擎的涵道比通常比涡轮风扇引擎来的高,但是也造成其桨叶端部分速度很高,有产生激波的可能。另外,因涡轮转动速度很快,使得涡轮与螺桨之间必须要有变速齿轮,来降低螺桨转速使其叶端不要超过音速。所以使用螺桨发动机的飞机会多个变速齿轮的重量。