直升机的动力装置及其附件

动力装置是直升机动力的提供者,它把燃料的化学能转化为机械能,驱动旋翼旋转。
动力装置是直升机动力的提供者,它把燃料的化学能转化为机械能,驱动旋翼旋转。

动力装置是直升机动力的提供者,它把燃料的化学能转化为机械能,驱动旋翼旋转。直升机的动力装置主要分为两类,即航空活塞式发动机和航空涡轴发动机。发动机对直升机的各种使用特性都有重要影响,直升机对发动机的一般要求是功重比(即发动机产生的功率与其本身的重量之比)高、耗油率低、高度特性与温度特性好、起动容易、加速快、可靠性髙、维修性好、振动与噪声小。直升机对发动机还有两项特殊的要求:一是要求发动机在起动停车和旋翼自转时必须能使旋翼与发动机脱开;二是要求发动机的扭矩-转速特性保持足够的稳定性。

在直升机发展初期,均采用技术上比较成熟的航空活塞式发动机作为直升机的动力装置。但由于其振动大、功重比低、控制复杂等许多问题,在20世纪50年代涡轴发动机出现后逐渐被淘汰。由于活塞式发动机具有耗油率低、价格便宜的优点,仍在轻小型直升机上使用(如R22)。与活塞式发动机相比,涡轴发动机有明显的优点:功重比大(500~600kW级的发动机,功重比几乎比活塞式发动机高两倍)、维修简单(特别在低温下不需要加温起动)、振动小(无往复运动件、发每机转子平衡精度髙)、较小的截面改善了直升机的气动性能。但它也存在如下缺点.?动力涡轮转速高,增大了直升机主减速器的传动比,造成减速器大而复杂;燃油消耗率一般比活塞式发动机略高;周围介质(空气中的粉尘、温度、湿度)对其工作的影响较大;小尺寸的涡轴发动机生产难度大等。

涡轴发动机从1953年莱康明公司研制的第一台生产型发动机T53到今天,经历50多年的发展,已有20世纪50年代、60年代及80年代初生产的三代发动机投入使用,80年代中后期开始工程研制的第四代涡轴发动机也已开始生产并投入使用。

纵观涡轴发动机的发展,其技术水平有了很大提高,具体包括:

①耗油率降低。第四代涡轴发动机,如T800和MTR390,其耗油率与第三代涡轴发动机中相同功率级别的“宝石”发动机相比,耗油率降低了8%左右,达到0.273kg/(kW.h)。

②单位功率增加。由于第三代和第四代涡轴发动机的功率级别不甚相同,因此,采用单位功率作为衡量涡轴发动机的性能指标更为合理。40多年来,发动机单位功率一直在稳步提髙。例如,20世纪50年代的T58发动机单位功率为166kW/(kg/s);第二代产品T64的单位功率为197kW/(kg/s);第三代的T700发动机的单位功率为267kW/(kg/s);第四代的T800发动机的单位功率达到300kW/(kg/s),比第一代产品提髙了81%。

③寿命期费用降低。如第三代的T700发动机比第一代的T58发动机的寿命费用降低了32%。其费用的降低主要来自单元体结构设计和耗油率的减少。   

④第四代涡轴发动机普遍具有10%~20%的功率储备。

⑤采用轳体式粒子分离器,提高直升机的防沙能力。

⑥压气机均为双级离心式,转子稳定性好,零件数量少,便于维修,耐腐蚀,抗外物损伤力强。

⑦采用回流环形燃烧室和气动雾化喷嘴。

⑧首次在功率小于1000kW的发动机上采用气冷涡轮静子和转子叶片,使涡轮进口温度提高到1420K。表2-1显示了涡轴发动机的发展趋势。

作者:通航之家

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