時(shí)間：2018-07-13 17:37來(lái)源：中國(guó)直升機(jī) 作者：中國(guó)直升機(jī)網(wǎng)
 單轉(zhuǎn)子核心機(jī)示意圖
有著以上這些弊端，因此二代直升機(jī)的渦軸動(dòng)力普遍性能還處于“勉強(qiáng)夠用”階段。比如美國(guó)通用電氣的T-53-L-1渦軸，起飛油耗0.37千克/千瓦時(shí)，總壓比僅為7.4。蘇聯(lián)的TV-2-117A渦軸，起飛油耗0.374千克/千瓦時(shí)，總壓比僅為6.6。雖然已經(jīng)比第一代直升機(jī)的活塞動(dòng)力有不小的改善，但單轉(zhuǎn)子渦軸指標(biāo)的落后依然嚴(yán)重影響著二代直升機(jī)的航程，可靠性以及任務(wù)靈活性。隨著航空動(dòng)力學(xué)的進(jìn)步，工程師終于找到了解決單轉(zhuǎn)子渦軸弊端的途徑，那就是——雙轉(zhuǎn)子渦軸，也成功推動(dòng)了第三代直升機(jī)的出現(xiàn)。
美國(guó)第二代直升機(jī)代表UH-1休伊直升機(jī)
第三代直升機(jī)開始使用雙轉(zhuǎn)子渦軸，與單轉(zhuǎn)子渦軸不同，雙轉(zhuǎn)子渦軸引入第二根同心軸與自由渦輪概念，燃?xì)鉁u輪推動(dòng)壓氣機(jī)，而自由渦輪充當(dāng)動(dòng)力渦輪，單獨(dú)驅(qū)動(dòng)輸出軸。這樣做的好處在于可以將高壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速提高到最優(yōu)區(qū)間，而低壓轉(zhuǎn)子通過合理的葉片變距來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制，進(jìn)而降低輸出軸轉(zhuǎn)速，減輕減速器負(fù)擔(dān)，有效提高了可靠性。并且雙轉(zhuǎn)子渦軸的高壓轉(zhuǎn)子可以有效減少壓氣機(jī)級(jí)數(shù)，有效增大喘振裕度，不再需要放氣活門。增大壓比和渦前溫度以提高循環(huán)系數(shù)，在更小的尺寸下達(dá)到更高的功率水平，增大了功重比。最后，更優(yōu)的高低壓渦輪配比在降低油耗的同時(shí)也提高了輸出軸的扭矩，為直升機(jī)的單發(fā)失效狀態(tài)下的應(yīng)急功率帶來(lái)了更大的冗余度，提高了三代直升機(jī)的安全性。例如俄羅斯的米-17河馬直升機(jī)所使用的TV3-117VM渦軸，其采用雙轉(zhuǎn)子構(gòu)型，其起飛油耗僅0.319千克/千瓦時(shí)，增壓比提升至了9.4，而功重比更是高達(dá)5.16。而中國(guó)的三代渦軸主要有渦軸-9，其應(yīng)用于直-10武裝直升機(jī)。采用的雙轉(zhuǎn)子構(gòu)型，擁有957千瓦的起飛功率和5.4的功重比，油耗也降低到了0.311千克/千瓦時(shí)。是一款完全自主研制的三代渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)。
裝備渦軸-9發(fā)動(dòng)機(jī)的中國(guó)第三代直升機(jī)直10（圖片來(lái)源于百度圖片）
渦軸-9是中國(guó)株洲動(dòng)力研究所研制的三代渦軸
隨著材料水平的進(jìn)步，可以承受更高溫度的燃燒室和可以承受更大轉(zhuǎn)速的葉片相繼問世，工程師們開始采用溫度更高的燃燒室和離心式壓氣機(jī)來(lái)提升渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的指標(biāo)，而電子技術(shù)的進(jìn)步也讓渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)開始引入數(shù)字化控制概念。硬指標(biāo)與數(shù)字化控制的發(fā)展使得直升機(jī)動(dòng)力產(chǎn)生了第四次質(zhì)變，推動(dòng)了四代直升機(jī)動(dòng)力的誕生。
 四代渦軸典型結(jié)構(gòu)
第四代直升機(jī)開始采用引入了離心壓氣機(jī)甚至純離心壓氣機(jī)概念，例如歐洲虎式武裝直升機(jī)，采用兩臺(tái)透博梅卡MTR-390渦軸，該渦軸壓氣機(jī)僅有兩級(jí)，且均為離心壓氣機(jī)，離心壓氣機(jī)由于形狀特殊性，可以承受更大的扭矩，因此該發(fā)動(dòng)機(jī)增壓比有了質(zhì)的提升。在高達(dá)1423開的渦前溫度下，其總壓比高達(dá)14。這是三代渦軸所無(wú)法達(dá)到的指標(biāo)。而0.28千克/千瓦時(shí)的油耗和5.8的功重比也相較于三代渦軸有所提升。除了硬指標(biāo)的提升，MTR-390渦軸還引入了全權(quán)限數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器（FADEC）。通過數(shù)字控制實(shí)現(xiàn)更精確的燃油計(jì)量、發(fā)動(dòng)機(jī)故障檢測(cè)、穩(wěn)定引氣與放氣以及壓氣機(jī)控制。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出性能，運(yùn)行可靠性，油耗及功率調(diào)節(jié)的精確性有了質(zhì)的提升。
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