航空工業,素有「工業之花」的美譽。而航空發動機則是航空工業「皇冠上的明珠」。為了讓大眾進一步了解航空發動機,揭開航空發動機的神秘面紗,中航工業官方微信每周2期進行發動機科普,內容覆蓋基礎的知識,包含未來展望,共36期。回復「發動機科普」+「期號」,例如回復「發動機科普01」即可獲取第一期內容。
多轉子渦輪風扇發動機
在渦輪風扇發動機中,有兩個只有氣動聯繫、且具有同心軸轉子的發動機稱作雙轉子渦輪風扇發動機。其工作原理和結構特點與雙轉子渦輪噴氣發動機基本相同。在雙轉子渦輪風扇發動機中,由於風扇後的壓氣機進口空氣壓強為風扇出口的壓強,比大氣壓強高許多,因此稱該壓氣機為高壓壓氣機。在燃燒室後、驅動高壓壓氣機的渦輪則稱為高壓渦輪,由高壓壓氣機轉子與高壓渦輪轉子組成高壓轉子;位於高壓渦輪後、驅動風扇的渦輪稱為低壓渦輪,由風扇轉子與低壓渦輪轉子組成低壓轉子。目前世界上絕大部份渦輪風扇發動機都採用這種結構形式。法國的M53是目前世界上唯一還在服役的單轉子渦輪風扇發動機。
三轉子渦輪風扇發動機三個轉子示意圖
有三個只有氣動聯繫、且具有同心軸轉子的發動機稱作三轉子渦輪風扇發動機。其工作原理和結構特點與雙轉子渦輪風扇發動機基本相同。只是將高壓壓氣機又分為中壓、高壓兩個轉子,分別由中壓、高壓兩個渦輪轉子帶動。從三轉子渦輪風扇發動機的三個轉子示意圖中可以看出,在發動機中部,連接高壓壓氣機和高壓渦輪的軸直徑很大,以便中、低壓渦輪軸能從中穿過,最後形成三個轉子的軸一個套一個,結構比較複雜,但採用三轉子結構的渦輪風扇發動機性能卻較好、零件數目少、重量也輕些。目前世界上只有少數幾種渦輪風扇發動機採用這種結構形式。
英國羅·羅公司在三轉子發動機研製方面有特長。第一種實用的三轉子發動機是RB-211民用高涵道比渦輪風扇發動機,在此基礎上他們又發展了遄達系列發動機;此外,還有英、德、意三國聯合研製的RB-199軍用加力渦輪風扇發動機;前蘇聯的D-18T、D-36、D-436民用高涵道比渦輪風扇發動機,以及美國聯信公司的ATF-3齒輪傳動的渦輪風扇發動機。它們的總增壓比高,都在20以上。