有时尘砂还会随空气流入涡轮轴内，不均匀地积沉于轴的内表面上，破坏转子的平衡，造成发动机振动值突增，严重时会造成发动机空中停车。所有这些后果，对军用直升机更为明显，因为军用直升机经常在非正规的机场条件下起降，工作环境特别差。

为了防止砂尘进入发动机内通道磨损或打坏机件、破坏发动机工作，涡轮轴发动机、特别是军用武装直升机用的涡轮轴发动机的进气道处一般需装防止砂尘进入发动机内通道的装置，例如滤网、粒子分离装置等。

图7-6示出了一种典型的粒子分离器装置。它装在发动机进气道的前端，吸入发动机的空气，首先在进口旋流片作用下，打着旋向后流，再经出口旋流片的作用打旋流出。气流打旋产生的离心力，将空气中的砂尘甩向边缘，随同部分空气（10%左右）吹出机外。采用带粒子分离器装置的进气道，要使涡轮轴发动机的功率损失约2%~4%。

图7-6、进气粒子分离器

涡轮轴发动机设计时要合理选择进气口和排气口的位置。由于直升机的旋翼旋转时会造成空气旋流，在直升机近地悬停状态或在大风下起飞时，会导致燃气排气回流到发动机进气装置中。燃气进入进气装置，会使发动机输出功率减少和影响发动机的稳定工作，还可能引起发动机超温。

7.2.2 压气机

涡轮轴发动机和其它航空燃气涡轮发动机一样，为使发动机获得较高的热效率和单位功率，其压气机需不断提高其增压比和效率。

图7-7 、英、法、德三国联合研制的MTR390涡轮轴发动机

涡轮轴发动机的压气机历经了纯轴流式，轴流式加离心式的组合式，单、双级离心式的过程。早期的涡轮轴发动机多采用定轴式结构，因而其压气机多采用纯轴流式（多级）压气机。

对要求高增压比的小型涡轮发动机来讲，随着压气机级数增加，其转子跨度过长而出现转子动力学上的难题，而且带来了结构复杂，稳定工作范围窄等问题。

因而在上世纪70年代末出现了轴流离心组合式压气机，较好地解决了小型涡轮轴发动机转子动力学的难题。图7-3所示的发动机为我国生产的涡轴8型涡轮轴发动机，它的发动机即采用了轴流式加离心式的组合式压气机，其增压比为8.0。

在轴流离心组合式压气机的基础上，为了进一步提高涡轮轴发动机转子动力学特性和抗外物能力，且为了提高总增压比，随着离心压气机设计和加工技术的提高，现代和下一代涡轮轴发动机开始采用双级离心式压气机，发动机的性能可得到大幅度提高。

图7-7示出的英、法、德三国联合研制的新一代涡轮轴发动机MTR390就是典型的代表，它的双级离心式压气机的总增压比达到13，用二级压气机达到这么高的增压比确非易事。

图7-8、单面进气的离心叶轮

美国于20世纪90年代研制的新—代涡轮轴发动机T800也采用了双级离心式压气机，其总增压比为14.1。

MTR390、T800发动机中的离心式压气机均采用了单面进气的离心叶轮（图7-8），这是因为进入发动机的空气流量小，对于进入发动机的空气流量大的发动机，则需采用如第四章中图4-10所示的双面进气的离心叶轮。

7.2.3 燃烧室

涡轮轴发动机中，由于进入发动机的空气流量小，且压气机采用轴流式加离心式的组合式压气机或双级离心式压气机的较多，因此广泛采用回流式燃烧室及折流式燃烧室。因为这二种燃烧室均能较好地与离心式压气机匹配。在一些小功率的涡轮螺旋桨发动机中，也有采用这二种燃烧室的。

7.2.3.1 回流式燃烧室

图7-9、回流燃烧室示意图

回流式燃烧室中，火焰筒的头部置于燃烧室后端（图7-9），压气机出来的空气先流到燃烧室后端进入火焰筒头部，燃油通过喷嘴也喷入火焰筒头部，空气与燃油混合气在火焰筒头部点燃后燃气沿火焰筒向前流，在向前流动的过程中，二股空气由火焰筒中部的若干小孔中流入与燃气掺混降低燃气温度。

最后，燃气流到燃烧室头部即向内、向后折转180度向后流出，流入燃气发生器涡轮的导向器。由于在燃烧室中，气体（空气）先是向后流，然后燃气向前流，最后又折向后流，因此称这种燃烧室为回流式燃烧室。

由图7-7可以看出，这种燃烧室非常适合于与离心式压气机配合使用，因为离心式压气机出口直径很大，而燃气涡轮发动机涡轮直径小很多，这样，在压气机出口与涡轮外径间有较大的径向空间可以放下回流燃烧室。

在这种设计中涡轮与离心式压气机之间距离很小，联接二者的涡轮轴可作得很短，整个压气机－涡轮转子很短，刚性很好，使发动机长度可作得很小，当然发动机重量也会轻些。

另外，支承压气机－涡轮转子的两个轴承轴向距离很短，转子动力学上的问题比较容易地解决。但是气流在燃烧室中折转多，显然会增加流动损失，因而燃烧室效率要受到一些影响。

MTR390、T800发动机均采用了回流式燃烧室。

7.2.3.2 折流式燃烧室

图7-10、折流式燃烧室工作原理图

图7-10示出折流式燃烧室工作原理图。自压气机来的空气分成两部分：第一部分空气由离心压气机轴向扩压器流入燃烧室后分成二路，一路向内折由火焰筒外壳前壁与压气机径向扩压器后壁间的内流，然后向后折转通过火焰筒前进气锥上的搓板式进气缝隙进入火焰筒内，与甩油盘甩来的燃油相混合并点火燃烧构成主燃烧区；

另一路空气沿火焰筒和机匣之间的环形通道向后流，它又分成两股，一股向内流过涡轮导向器叶片的空心内腔后折向前，由火焰筒内壳体前锥体上的搓板孔进入火焰筒内部，也与甩油盘甩出的燃油混合燃烧。

第二路的另一股空气则由掺混孔进入，与燃烧的燃气掺混，降低燃气的温度，使得燃烧室的出口温度场达到涡轮的要术。第一股进入主燃区的空气约占总空气量的25～30%，第二股的空气则占70～75%。

与这种折流环形燃烧室相配套的是离心甩油盘供油装量，当燃油通过供油管喷到固定于转轴上的油盘槽道里时，由于甩油盘在高速旋转的离心力作用下，燃油沿着径向斜孔喷进燃烧室里，随之进行雾化并掺混，开始燃烧。

该喷油装置构造简单，对供油压力没有严格要求，能按需要在发动机的任何功率下保证供给足够的燃油，因而能在很高的高空中仍能很好工作。另外这种供油装置的结á构简单，加工要求相对低一些，重量轻，且易于维护。

法国透博梅卡公司的直升机发动机广泛采用这种折流式燃烧室。

7.2.4 自由涡轮

大多数涡轮轴发动机是自由涡轮式的，所谓自由涡轮，是指它和核心机转子无任何机械联系，只有气动上的联系。现代自由涡轮式涡轮轴发动机的动力涡轮（自由涡轮）一般为一级或二级轴流式。

核心机的高温燃气首先流过驱动压气机的高压涡轮（燃气发生器涡轮），然后流过动力涡轮，通过动力涡轮轴将轴功率传输给减速器，进而驱动直升机旋翼。

自由涡轮式涡轮轴发动机的自由涡轮转速比燃气发生器转子转速低得多，通过体内减速器的输出转速多为6000～8000转/分。

7.2.4 排气装

排气装置用以排出燃气。涡轮轴发动机的排气系统与涡喷涡扇发动机有着明显的不同。它为了使动力涡轮输出更多的轴功率，希望排气速度越低越好。这样动力涡轮的落压比可以取得更高，输出的功率则更大。

故其排气装置的通道大多作成喇叭状的扩散形结构以便于最大限度地进行排气扩压。

图7-11、国产涡轴8涡轮轴发动机

在大多数发动机中，动力涡轮的传动轴是穿过燃气发生器转子中心向前伸出的，这时，排气装置作成与一般航空燃气涡轮发动机中的排气装置一样，即尾喷管的轴心线与发动机轴心线一致，燃气水平地向后排出。

但是，在有些发动机中，动力涡轮的传动轴是向后传出的，这时，动力涡轮后要安装支承转子的轴承以及减速齿轮等，排气装置不能直接向后安排，需与轴心线呈一定角度斜向安排，或作成裤叉状的两个喷口，由轴心线两侧排出。

图7-3所示的国产涡轴8涡轮轴发动机动动涡轮轴就是向后伸的，为此，它的排气装置是斜着向上的，图7-11为涡轮8发动机的照片，从照片上清楚地看出排气装置是斜着向上的。

7.2.5 减速器

涡轮轴发动机一般均带有体内减速器，其传动比多在3.5~7之间。与涡轮螺旋桨发动机相比，涡轮轴发动机内减速器传动比要小得多（涡轮螺旋桨发动机减速器传动比一般为10~15），这是因为直升机还有主减速器的缘故。

但是，也有些发动机中，不设体内减速器，动力涡轮直接驱动输出轴，以很高的转速直接将功率输至直升机的主减速器中，例如美国的T800涡轮轴发动机就无体内减速器，其动力涡轮转速为24000～25000转/分。返回搜狐，查看更多