涡轮发动机是一个大类,他们的原理都很类似,就像是风吹动风车旋转,风车通过转动轴驱动其他设备。
由于驱动涡轮旋转的方式不同,涡轮发动机有几个典型的子分类。
从用途上分,用在船上有蒸汽轮机和燃气轮机两种,用在飞机上的是涡喷、涡扇、涡桨、涡轴四种。
从燃烧的位置上分,蒸汽轮机属于外燃机,需要另外烧锅炉提供蒸汽。
燃气轮机、涡喷、涡扇、涡桨、涡轴属于内燃机,燃油直接在轮机内部的腔体内燃烧,用膨胀的燃气直接驱动轮机。
蒸汽轮机的实现难度较低,对材料的强度要求也较低,但是尺寸和重量都很大。
燃气轮机和飞机用的发动机就反过来了。
所以大明早就完成了蒸汽轮机,用在军用舰船上大规模的应用。
但是后面的几类发动机,却一直等到柴油机和汽油机量产之后,才正式开始立项研发。
也就是天工十五年的时候,才正式成立相应的项目组。
这几种发动机中,最先完成的是“涡喷”,全称是“涡轮喷气发动机”,是结构最为简单的内燃式涡轮发动机。
结构上只有一个圆筒,圆筒中装着几层金属风扇叶子,中间安装用于燃料喷洒和点燃的结构。
点燃燃料之后,依靠燃气驱动风扇,向后猛烈的喷出,形成向前的驱动力。
油耗最高,瞬时性能最高,适合高空高速类型的战斗机。
然后是较为复杂的“涡扇”,全称是“涡轮风扇发动机”,在涡喷的筒外面再套上一个大筒,在大筒中再加一批风扇。
这种发动机不只是向后喷燃气了,同时也会让两层筒中间夹层的风扇旋转,额外提供一份推力。
油耗中等,性能中等,适合用于中低速的大中型运输机以及民航客机。
其次是涡扇极端化的产物“涡桨”,全称是“涡轮螺旋桨发动机”,将局限在筒内的复杂小风扇,变成外露的大风扇。
涡桨的特殊外姓,乍一看与传统的活塞式螺旋桨非常类似,但内部的驱动方式完全不同。
油耗最低,性能较低,适合中低速和中小型运输机和客机。
相比另外两个兄弟而言,涡桨属于“性能较低”的发动机,但是相比传统活塞式螺旋桨发动机而言,就是上位替代品了。
涡桨发动机问世后,功率密度很快就超过了活塞式发动机的两倍,相同功率下尺寸和重量缩小一半。
涡桨相比活塞在结构上大幅度简化,让故障率大幅度降低,维护性明显上升。
所以除了对功率极端不敏感,但是对油耗极端敏感的场景,涡轮螺旋桨都能够直接替代活塞式螺旋桨。
最后完成的是“涡轴”,全称是“涡轮轴发动机”,将给涡桨添加一个转向齿轮组,驱动与发动机本体平行的螺旋桨。
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