渦輪螺旋槳發(fā)動機,渦輪螺旋槳發(fā)動機的優(yōu)缺點

渦輪螺旋槳發(fā)動機的應(yīng)用

圖6-11 、中國民航的“子爵號”旅客機

由于渦輪螺旋槳發(fā)動機在中、低速飛行（飛行速度低于600~800公里/小時）和起飛時具有良好的工作特性，上世紀(jì)50、60年代曾廣泛用作旅客機、運輸機的動力，例如曾經(jīng)作為中國民航旅客機的“子爵號”、伊爾-18、運-7等，均采用了渦輪螺旋槳發(fā)動機；美國的C-130、C-133B，前蘇聯(lián)的安-12、安-22等運輸機，圖-114旅客機，圖-95轟炸機也采用了渦輪螺旋槳發(fā)動機。

圖6-12、中國民航的伊爾-18旅客機

“子爵號”四發(fā)旅客機（圖6-11）的初始型號研制工作始于二次世界大戰(zhàn)結(jié)束前，是第一種采用渦輪螺旋槳發(fā)動機作為動力的旅客機，在上世紀(jì)50年代經(jīng)過幾個型號的改進(jìn)最終發(fā)展成800型，其載客量己由50年代初的的32人增加到71人，發(fā)動機功率也由初始的RDa.1 MK501型的738千瓦增加到后來的RDa.7MK525型的1566千瓦，為20世紀(jì)50年代用得最多的渦輪螺旋槳發(fā)動機旅客機之一，共生產(chǎn)了444架。

子爵號所用的發(fā)動機為“達(dá)特”渦輪螺旋槳發(fā)動機，上世紀(jì)60年代初我國首次打破西方國家貿(mào)易壁壘購進(jìn)的現(xiàn)代航空產(chǎn)品就是該型飛機，圖6-11為停在首都機場的中國民航的“子爵號”旅客機。

伊爾-18（圖6-12）是用于中國民航的又一型以渦輪螺旋槳發(fā)動機為動力的四發(fā)旅客機。該機由前蘇聯(lián)伊留申設(shè)計局于1955年開始設(shè)計，1959年4月投入航線使用，其載重量比英國“子爵號”大一倍，裝有4臺每臺功率為2980千瓦的阿伊-20渦輪螺旋槳發(fā)動機。

圖6-13 我國自行研制的四發(fā)渦輪螺旋槳式中型、中程多用途運輸機—運八運輸機

圖6-13是我國自行研制的裝有四臺渦輪螺旋槳發(fā)動機的中型、中程多用途運八運輸機。該機研制工作始于1969年，1974年底首飛成功，已用于我國空軍、民航及郵政航空，而且還出口到斯里蘭卡等國。

運八運輸機裝有我國自行研制的、功率為3125千瓦的渦槳六渦輪螺旋槳發(fā)動機，飛機起飛總重為61噸，有效載重為20噸，最大平飛速度為662公里/小時，最大航程為5615公里。

圖6-14為用于運八運輸機的渦槳六渦輪螺旋槳發(fā)動機縱剖面圖，圖中可看出發(fā)動機各部件的設(shè)計概況。該發(fā)動機研制工作始于1969年8月，1976年完成設(shè)計定型，隨后，裝有四臺渦槳六發(fā)動機的運八運輸機交付部隊使用。

渦槳六發(fā)動機由九級軸流式壓氣機、環(huán)形燃燒室、三級渦輪、減速器、進(jìn)、排氣道等組成，三級渦輪既驅(qū)動壓氣機，又通過減速器驅(qū)動螺旋槳，因此發(fā)動機成為定軸式渦輪螺旋槳發(fā)動機。

發(fā)動機增壓比為7.5，渦輪前燃?xì)鉁囟葹?060℃，起飛功率為3125千瓦，在世界眾多發(fā)動機中屬于中等功率的渦輪螺旋槳發(fā)動機。

我國還生產(chǎn)渦槳五（WJ5）渦輪螺旋槳發(fā)動機，其結(jié)構(gòu)基本同于渦槳六，只是尺寸小些，它有WJ5、WJ5A、WJ5B、WJ5A1及WJ5E五個型號，起飛功率分別為：1875、2317、2074、2133、2133千瓦。

圖6-14、渦槳六

其中WJ5A用于海軍的水轟五型水上轟炸機，其它幾型均用于國產(chǎn)的運七支線客機上。圖6-15為我國研制的水轟五型大型遠(yuǎn)程水上巡邏反潛轟炸機，它的機身下部作成船底形，便于在水上航行。

隨著渦輪風(fēng)扇發(fā)動機的出現(xiàn)，干線客機、大型運輸機已毫無例外地采用了渦輪風(fēng)扇發(fā)動機，因此，上世紀(jì)70年代以后，各國均不再研制大功率的渦輪螺旋槳發(fā)動機。但是，前述的C-130、C-133B、安-12、安-22等以渦輪螺旋槳發(fā)動機為動力的運輸機還將使用一段時間。

由于渦輪螺旋槳發(fā)動機在亞聲速、短航線內(nèi)的經(jīng)濟性好，采購和維修費用低，噪聲也能滿足要求，因而在一些小型支線客機、小型運輸機、專用飛機（如農(nóng)、林業(yè)，消防等）中仍然被采用。

上世紀(jì)80、90年代，歐洲八國（英、德、法、意、西、比、土、盧森堡）籌劃共同進(jìn)行稱為“未來大型運輸機（FLA）”的計劃，2000年將FLA命名為A340M。預(yù)計2005年A340M將進(jìn)行首飛,2006年底交付使用。圖6-16為設(shè)計中的A400M新一代運輸機外形圖。

A400M運輸機的設(shè)計目標(biāo)十分明確，不僅要求突出的低速飛行性能，而且要求作戰(zhàn)航程大、巡航速度高，以滿足戰(zhàn)術(shù)飛行和空投需要，從而適合于迅速、靈活地部署人員及裝備。

在權(quán)衡了飛機性能和發(fā)動機經(jīng)濟性的基礎(chǔ)上，A400M運輸機采用了由4臺渦輪螺槳發(fā)動機和8片式槳葉的螺旋槳組成的高效率的推進(jìn)方案。這是渦輪螺旋槳發(fā)動機在沉寂近三十多后再次復(fù)出，當(dāng)然，其性能也較老一代渦輪螺旋槳發(fā)動機有了較大提高。

A400M的主要技術(shù)數(shù)據(jù)為：翼展42.4米，機長42.2米， 機高14.7米，貨艙長17.7米，貨艙高3.85米，貨艙容積356立方米，空重66.5噸，最大起飛總重130噸，最大載重37噸，最大載重航程3500公里，轉(zhuǎn)場航程9058公里，最大起飛滑跑距離610米，最大著陸滑跑距離300米，巡航速度780公里/小時，最大飛行馬赫數(shù)0.72，最大使用高度11300米。

圖4-16、歐洲八國聯(lián)合發(fā)展的A400M新型運輸機

A400M選用了由英國羅·羅公司與法國SNECMA公司合作設(shè)計的TP400渦輪螺旋槳發(fā)動機（圖6-17）。TP400的起飛功率為8950千瓦（12176馬力），屬于當(dāng)今最大的渦輪螺旋槳發(fā)動機之列。

在此之前的近半個世紀(jì)中，世界上功率最大的渦輪螺旋槳發(fā)動機僅有前蘇聯(lián)用于圖-95遠(yuǎn)程轟炸機、圖-114旅客機的NK-12M定軸式渦輪螺旋槳發(fā)動機，該發(fā)動機的功率為8950～11033千瓦（12176～15010馬力）。

TP400采用三軸設(shè)計，與一般渦輪螺旋槳發(fā)動機相比，增加了一個中壓壓氣機，與候選的另一型發(fā)動機方案相比，有更大的增程潛力、更高的燃油效率和可靠性。

TP400以法國新一代戰(zhàn)斗機“陣風(fēng)”用的M88發(fā)動機的核心機為基礎(chǔ)，采用羅·羅德國公司的BR700－TP方案的進(jìn)氣口、減速齒輪箱和三級低壓渦輪以及民用“遄達(dá)”700渦扇發(fā)動機（用于A330大型雙發(fā)旅客機）的縮小比例的五級低壓壓氣機、中壓渦輪。

總體看來，采用單元體設(shè)計的TP400渦槳發(fā)動機是一種低風(fēng)險和低成本的設(shè)計方案。

圖6-17、用于A400M新型運輸機的TP400渦輪螺旋槳發(fā)動機

2001年中，意大利菲亞特航空公司、西班牙ITP公司、德國MTU航空發(fā)動機公司、羅·羅德國公司、法國斯奈克瑪公司和比利時航宇技術(shù)公司等歐洲6家公司，簽署一項協(xié)議，將組成航空發(fā)動機聯(lián)合企業(yè)（APA），合作研制和生產(chǎn)TP400渦槳發(fā)動機，并為這種發(fā)動機提供保障。該發(fā)動機用的螺旋槳為單排八葉，槳葉帶后掠呈馬刀形，槳葉直徑為5.18米。

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