涡轮发动机的工作原理及图解

所有的涡轮发动机都具备压缩机(Compressor)、燃烧室(Cumbustion)、涡轮机(Turbine，也就是涡轮发动机之名的来源)三大部份。压缩机通常还分成低压压缩机(低压段)和高压压缩机(高压段)，低压段有时也兼具进气风扇增加进气量的作用，进入的气流在压缩机内被压缩成高密度、高压、低速的气流，以增加发动机的效率。气流进入燃烧室后，由供油喷嘴喷射出燃料，在燃烧室内与气流混合并燃烧。燃烧后产生的高热废气，接着会推动涡轮机使其旋转，然后带着剩余的能量，经由喷嘴或排气管排出，至于会有多少的能量被用来推动涡轮，则视涡轮发动机的种类与设计而定，涡轮机和压缩机一样可分为高压段与低压段。

分类：

按照发动机燃料燃烧所需的氧化剂的来源不同可分为火箭发动机和空气喷气发动机。火箭发动机自带氧化剂。火箭发动机根据氧化剂和燃烧剂的形态不同，又分为液体火箭发动机和固体火箭发动机。

涡轮发动机近来也被用来用作大型发电机

涡轮喷气发动机

（主要用于战斗，以及超音速客机，例如协和号）；

这类发动机具有加速快[1] 、设计简便等优点，是较早实用化的喷气发动机类型。但如果要让涡喷发动机提高推力，则必须增加燃气在涡轮前的温度和增压比，这将会使排气速度增加而损失更多动能，于是产生了提高推力和降低油耗的矛盾。因此涡喷发动机油耗大，对于商业民航机来说是个致命弱点。

涡轮风扇发动机

（主要用于民用喷气式飞机和轰炸机、预警机等，是应用最为广泛的涡轮发动机）

涡轮风扇发动机的妙处，就在于既提高涡轮前温度，又不增加排气速度。涡扇发动机的结构，实际上就是涡轮喷气发动机的前方再增加了几级涡轮，这些涡轮带动一定数量的风扇。风扇吸入的气流一部分如普通喷气发动机一样，送进压气机(术语称“内涵道”)，另一部分则直接从涡喷发动机壳外围向外排出(“外涵道”)。因此，涡扇发动机的燃气能量被分派到了风扇和燃烧室分别产生的两种排气气流上。这时，为提高热效率而提高涡轮前温度，可以通过适当的涡轮结构和增大风扇直径，使更多的燃气能量经风扇传递到外涵道，从而避免大幅增加排气速度。热效率和推进效率取得了平衡，发动机的效率得到极大提高。效率高就意味着油耗低，飞机航程变得更远。 从结构上看，目前涡扇发动机可分为单转子、双转子、三转子。

涡轮风扇发动机可以再细分为不加力式和加力式。前者不仅涡轮前温度较高，而且风扇直径较大，涵道比可达8以上，这种发动机的经济性优于涡轮喷气发动机，而可用飞行速度又比活塞式发动机高，在现代大型干线客机、军用运输机等最大速度为M09左右的飞机中得到广泛的应用。根据热机的原理，当发动机的功率一定时，参加推进的工质越多，所获得的推力就越大，不加力式涡轮风扇发动机由于风扇直径大，空气流量就大，因而推力也较大。同时由于排气速度较低，这种发动机的噪音也较小。加力式涡轮风扇发动机在飞机巡航中是不开加力的，这时它相当于一台不加力式涡轮风扇发动机，但为了追求高的推重比和减小阻力，这种发动机的涵道比一般在10以下。在高速飞行时，发动机的加力打开，外涵道的空气和涡轮后的燃气一同进入加力燃烧室喷油后再次燃烧，使推力可大幅度增加，甚至超过了加力式涡轮喷气发动机，而且随着速度的增加，这种发动机的加力比还会上升，并且耗油率有所下降。加力式涡轮风扇发动机由于具有这种低速时较油耗低，开加力时推重比大的特点。

涡轮机发动机（燃气轮机）的原理与中国的走马灯相同，走马灯的上方有一个叶轮，就像风车一样，当灯点燃时，灯内空气被加热，热气流上升推动灯上面的叶轮旋转，带动下面的小马一同旋转。

燃气轮机是靠燃烧室产生的高压高速气体推动燃气叶轮旋转

空气从空气入口进入燃气轮机，高速旋转的压气机把空气压缩为高压空气。燃料在燃烧室燃烧，产生高温高压空气；高温高压空气膨胀推动涡轮旋转做功；

空气是工作介质，空气中的氧气是助燃剂，燃料燃烧使空气膨胀做功，也就是燃料的化学能转变成机械能。

扩展资料:

组成部分:

涡轮发动主要由压气机、燃烧室、涡轮三大部分组成，左边部分是压气机，有进气口，左边四排叶片构成压气机的四个叶轮，把进入的空气压缩为高压空气：

中间部分是燃烧器段（燃烧室），内有燃烧器，把燃料与空气混合进行燃烧；

右边是涡轮（透平），是空气膨胀做功的部件；右侧是燃气排出口。

参考资料来源:百度百科-涡轮发动机

涡轮发动机是内燃机的一种。
按照涵道比的不同，分为涡轮风扇发动机或涡轮喷气发动机；另外还有涡轮旋桨发动机(或涡轮螺旋桨发动机、涡轮桨发动机等)，以及类似但用于直升机上的涡轮轴发动机，以及由涡轮发动机衍生出来，用于车辆、船舰、发电等的燃气涡轮引擎。
所有的涡轮发动机都具备压缩机(Compressor)、燃烧室(Cumbustion)、涡轮机(Turbine，也就是涡轮发动机之名的来源)三大部份。压缩机通常还分成低压压缩机(低压段)和高压压缩机(高压段)，低压段有时也兼具进气风扇增加进气量的作用，进入的气流在压缩机内被压缩成高密度、高压、低速的气流，以增加发动机的效率。气流进入燃烧室后，由供油喷嘴喷射出燃料，在燃烧室内与气流混合并燃烧。燃烧后产生的高热废气，接著会推动涡轮机使其旋转，然后带著剩余的能量，经由喷嘴或排气管排出，至于会有多少的能量被用来推动涡轮，则视涡轮发动机的种类与设计而定，涡轮机会和压缩机一样分成高压段与低压段。
涡轮增压器实际上是尸种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与祸轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。
涡轮增压器的最大优点是能在不加大发动机排量就能较大幅度地提高发动机的功率及扭力，一般而言，加装增压器后的发动机的功率及扭矩要增大20%—30%。涡轮增压器的缺点是滞后，即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓，使发动机延迟增加或减少输出功率，这对于要突然加速或超车的汽车而言，瞬间会有点提不上劲的感觉。

你知道世界上推力最大的火涡轮喷气引擎是哪种吗它推力是多少吨下面让我为大家介绍一下吧。

据了解，目前最大的扇涡轮喷气发动机是由劳斯莱斯公司制造的Trent XWB-97，该公司也是通用电气的主要竞争对手。Trent XWB-97是一款三轴扇涡轮喷气发动机，扇直径约3米，起飞时能产生高达97000磅(约合44000公斤)的推力。

对GE9X引擎的测试被视为波音777X系列飞机发展的重要一步。在波音777系列“巨无霸”飞机的基础上，777X系列飞机座椅数达到406，预计2020年投入使用。目前该机型已有320架订单，它也将成为世界上最大的商用客机，由于翼展过长，在有些机场内还必须折叠起来

作为世界领先飞机发动机制造商之一，劳斯莱斯和另外很多企业一样，在生产过程中运用到了3D打印技术。100多年来，劳斯莱斯始终致力于飞机引擎制造研发。本周，他们在Airbus客机上投入使用了有史以来功能最强大的引擎。而这项记录的诞生从某些程度上来说，归功于引擎上由3D打印技术制作的一组先进翼面。

TrentXWB系列涡扇喷气式发动机，被广泛认为是近十年市场上出现的高质量高效率的民用喷气引擎之一。这也是一款十分畅销的宽体喷气式飞机引擎，已经有超过40个商家购买了1，500多台。自从Trent1000发布后，劳斯莱斯从未停下研发的步伐，试图不断突破飞机引擎的性能与稳定性。近期，劳斯莱斯特为AirbusA350XWB提供了新型引擎。

正在研发的最新TrentXWB-97引擎专为AirbusA350-1000设计，预计在2017年投入使用。该引擎开发设计在两年前开始，本周第一次试飞成功，日后TrentXWB-97也将代替Rolls-RoyceTrent900成为Airbus的新一代引擎。这次试飞成功不仅仅是XWB-97的里程碑，其中运用的3D打印飞机引擎部件也是行业内一次引入注目的成就。

TrentXWB-97前身为XWB-84，因为飞机起飞时会产生84，000磅的推动力而命名。如今97系列在没有花费多少额外功率的条件下就可以达到97，000磅，其中一部分原因就来自前轴承座里3D打印的翼面。这些由劳斯莱斯与谢菲尔德大学合作研发的翼型是目前为止组成飞机引擎最大规模的3D打印部件。

近来，劳斯莱斯在位于英国德比的工厂制造设备上投资了数千万英镑，将成为XWB生产的主站点。最新的3D打印技术可以让其发动机的开发设计过程更快捷，更省钱。据劳斯莱斯称，3D打印让他们在研发XWB-97的过程中，节省了三分之一的时间。

涡轮喷气发动机

涡轮喷气发动机是一种涡轮发动机。特点是完全依赖燃气流产生推力。通常用作高速飞机的动力，但油耗比涡轮风扇发动机高。涡喷发动机分为离心式与轴流式两种，离心式由英国人弗兰克·惠特尔爵士于1930年发明，但是直到1941年装有这种发动机的飞机才第一次上天，也没有参加第二次世界大战;轴流式诞生在德国，并且作为第一种实用的喷气式战斗机Me-262的动力于1944年夏投入战场。相比起离心式涡喷发动机，轴流式具有横截面小，压缩比高的优点，当今的涡喷发动机大多为轴流式

相关概念

基本参数
    推力重量比(Thrust to weight ratio)：代表发动机推力与发动机本身重量之比值，愈大者性能愈好。

压气机级数：代表压缩机的压缩叶片有几级，通常级数愈大者压缩比愈大。

涡轮级数：代表涡轮机的涡轮叶片有几级。

压缩比：进气被压缩机压缩後的压力，与压缩前的压力之比值，通常愈大者性能愈好。

海平面最大净推力：发动机在海平面高度及条件，与外界空气的速度差(空速)为零时，全速运转所产生的推力，被使用的单位包括kN(千牛顿)、kg(公斤)、lb(磅)等。

单位推力小时耗油率：又称比推力(specific thrust)，耗油率与推力之比，公制单位为kg/N-h，愈小者愈省油。

涡轮前温度：燃烧後之高温高压气流进入涡轮机之前的温度，通常愈大者性能愈好。

燃气出口温度：废气离开涡轮机排出时的温度。

平均故障时间：每具发动机发生两次故障的间隔时间之总平均，愈长者愈不易故障，通常维护成本也愈低。

推进效率在马赫数 Ma<06 的速度下涡轮螺旋桨发动机效率最高。而当速度提高到马赫数 06-09 时，螺旋桨/涡轮组合的优越性在一定程度上被内外涵发动机、涵道风扇发动机和桨扇发动机所取代。这些发动机的排气比纯喷气的涡轮喷气发动机的排气流量大而喷气速度低，因而，其推进效率与涡轮螺旋桨发动机相当，超过了纯喷气发动机的推进效率。在亚音速(Ma<10)条件下，涡轮喷气发动机的推进效率最低。当飞机飞行速度超过音速后(Ma>10)，涡扇发动机由于迎风面积过大从而推进效率开始降低;与此相反,涡轮喷气发动机的推进效率则迅速提升,即使在马赫数 25-30 范围下,涡轮喷气发动机的推进效率仍然可以达到 90%，正因为如此，与三代机普遍使用的涵道比为05-08的中等涵道比涡扇发动机相比，F-22使用的F-119涡扇发动机把涵道比降回到029，为的就是能够实现(Ma14)的超音速巡航。每种发动机都有它们最佳使用的飞行包线(由速度x/高度y构成的xy坐标系)，并不是说涡扇发动机一定比涡喷发动机省油，而在超音速时，同样开加力燃烧室的涡扇发动机比涡喷发动机耗油率还高。

工作原理

现代涡轮喷气发动机的结构由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成，战斗机的涡轮和尾喷管间还有加力燃烧室。涡轮喷气发动机仍属于热机的一种，就必须遵循热机的做功原则：在高压下输入能量，低压下释放能量。因此，从产生输出能量的原理上讲，喷气式发动机和活塞式发动机是相同的，都需要有进气、加压、燃烧和排气这四个阶段，不同的是，在活塞式发动机中这4个阶段是分时依次进行的，但在喷气发动机中则是连续进行的，气体依次流经喷气发动机的各个部分，就对应着活塞式发动机的四个工作位置。

空气首先进入的是发动机的进气道，当飞机飞行时，可以看作气流以飞行速度流向发动机，由于飞机飞行的速度是变化的，而压气机适应的来流速度是有一定的范围的，因而进气道的功能就是通过可调管道，将来流调整为合适的速度。在超音速飞行时，在进气道前和进气道内气流速度减至亚音速，此时气流的滞止可使压力升高十几倍甚至几十倍，大大超过压气机中的压力提高倍数，因而产生了单靠速度冲压，不需压气机的冲压喷气发动机。

进气道后的压气机是专门用来提高气流的压力的，空气流过压气机时，压气机工作叶片对气流做功，使气流的压力，温度升高。在亚音速时，压气机是气流增压的主要部件。

从燃烧室流出的高温高压燃气，流过同压气机装在同一条轴上的涡轮。燃气的部分内能在涡轮中膨胀转化为机械能，带动压气机旋转，在涡轮喷气发动机中，平衡状态下气流在涡轮中膨胀所做的功等于压气机压缩空气所消耗的功以及传动附件克服摩擦所需的功。经过燃烧后，涡轮前的燃气能量大大增加，因而在涡轮中的膨胀比远大于压气机中的压缩比，涡轮出口处的压力和温度都比压气机进口高很多，发动机的推力就是这一部分燃气的能量而来的。

从涡轮中流出的高温高压燃气，在尾喷管中继续膨胀，以高速沿发动机轴向从喷口向后排出。这一速度比气流进入发动机的速度大得多，使发动机获得了反作用的推力。

一般来讲，当气流从燃烧室出来时的温度越高，输入的能量就越大，发动机的推力也就越大。但是，由于涡轮材料等的限制，只能达到1650K左右，现代战斗机有时需要短时间增加推力，就在涡轮后再加上一个加力燃烧室喷入燃油，让未充分燃烧的燃气与喷入的燃油混合再次燃烧，由于加力燃烧室内无旋转部件，温度可达2000K，可使发动机的推力增加至15倍左右。其缺点就是油耗急剧加大，同时过高的温度也影响发动机的寿命，因此发动机开加力一般是有时限的，低空不过十几秒，多用于起飞或战斗时，在高空则可开较长的时间。

1楼的说法是错的，虽然涡轮增压利用了废气的热量和流量， 但绝对不是把废气强行压回燃烧室。如果是把废气压回燃烧室，那么废气压回发动机燃烧室后一不能产生燃烧效果，二要减少进气和进油量从而减小了功率，这是绝对不可能的。
涡轮发动机其实就是附带涡轮增加的发动机，涡轮增压的英文单词是Turbo，涡轮增加部分是发动机的一个附属装置，所以我们经常在一些汽车上看见T这个字母，比如帕萨特的18T、20T、甚至是出现Turbo这个单词，这些就是带了涡轮增压的发动机，旨在提高发动机的功率和扭矩输出，这个技术最早是应用在赛车和航空航天上，后来才大规模民用，这个技术可以使车子的输出功率相对提高40%甚至更高，一般的车最起码也在20-30%。
原理是这样的：其实就是一个附带的空气压缩器性质的装置，利用排除的废气的能量和惯性冲击和推动涡轮室里的涡轮，涡轮同时带动同轴的叶轮，叶轮压缩空气使其增压后进入气缸，与此同时，油料或者燃气也进入气缸，现在的车一般都是电子控制空气和油料比例的，进入更多的空气也就进入更多的油料，这就能使发动机在同样工作频率下每个输出循环的过程中燃烧更多的油料，输出更多的功率和扭矩，但是发动机不超频。此过程中，涡轮的转速和废气的冲击力是成比例的，而且相对于其输出功率，其排气量已相对下降，燃油利用率也相对提高。平时我们见大18T的发动机的输出功率和24L的功率差不多，但是耗油量大于18的发动机却小于24L的。
从上面也就能看出来，第一，带涡轮增压的发动机一般气缸压缩比比较小；第二，涡轮系统启动后，耗油增多，但是相对输出功率，耗油量实际下降；第三，涡轮发挥作用并不是车子一发动就开始增压，而是要等发动机功率达到一定值才会增压，安全驾驶下转速越高效果越明显，在涡轮增压发挥作用的临界转速上，一脚油门下去，你能明显感觉到车动力十足；第四，18T和24L的发动机虽然可以达到同样的输出功率，但是18T发动机的加速性能是绝对不如24L的，其加速过程因为是逐渐增加输出功率和牵引力达到24L的水平，所以比24L的加速慢；第五，同配置下，涡轮增压的要贵，而且带涡轮增压的发动机保养相对麻烦，一定的里程后一般需要更换涡轮，相对省了油钱但是增加了后续消费，毕竟他多了一个部件。
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