渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的視頻教程
基于fluent的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴流場(chǎng)（LES大渦模擬）仿真，視頻免費(fèi)無(wú)聲音，提供附件（需購(gòu)買）練習(xí)。
基于fluent的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴流場(chǎng)（LES大渦模擬）仿真，模型為三維模型，視頻免費(fèi)無(wú)聲音，提供附件（需購(gòu)買）練習(xí)。
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渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)例教程
同時(shí)，新材料、新工藝的發(fā)展，以及適航性、安全性要求等均對(duì)渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的性能仿真提出了新挑戰(zhàn)，例如，內(nèi)部流動(dòng)的尺度效應(yīng)明顯，邊界層三維效應(yīng)強(qiáng)，小尺寸流動(dòng)湍流邊界層厚度甚至接近流動(dòng)尺度，黏性力影響大，壁面摩擦和熱交換現(xiàn)象均更劇烈；氣流折轉(zhuǎn)多，內(nèi)部流場(chǎng)的畸變和損失控制難度大；渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)最常見(jiàn)的裝機(jī)位置是在直升機(jī)旋翼下方，旋翼的下洗氣流會(huì)誘發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)喘振和左右發(fā)功率不平衡等問(wèn)題。
此外，渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)仿真還面臨著逆壓梯度大、流動(dòng)三維效應(yīng)和轉(zhuǎn)靜子干涉明顯、流動(dòng)耦合互相關(guān)效應(yīng)強(qiáng)、內(nèi)流氣體物理特性變化大、存在氣/液/固三項(xiàng)流耦合情況等發(fā)動(dòng)機(jī)仿真的共性問(wèn)題，這些問(wèn)題均給渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的流動(dòng)模擬精度的提升帶來(lái)了挑戰(zhàn)，獲得高精度性能仿真結(jié)果的難度極大。因此，如何準(zhǔn)確模擬渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)典型部件和附屬系統(tǒng)內(nèi)部的流動(dòng)現(xiàn)象，以提高性能仿真的精度和可靠性，一直以來(lái)都是渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)仿真研究的重中之重。
葉輪機(jī)流場(chǎng)/性能仿真
與一般航空發(fā)動(dòng)機(jī)類似，渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪機(jī)氣動(dòng)仿真主要包括壓氣機(jī)和渦輪的氣動(dòng)仿真，是渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)仿真工作的重點(diǎn)。動(dòng)研所通過(guò)相關(guān)研究工作，使得仿真的精度和可信度已滿足工程研制需要，為加速渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)研制提供了強(qiáng)有力的支撐。
采用S2流面計(jì)算分析與規(guī)范化的雷諾平均方程（RAN-S）方法，對(duì)壓氣機(jī)、渦輪開(kāi)展常規(guī)的設(shè)計(jì)分析與迭代優(yōu)化工作，可以在較短時(shí)間內(nèi)以較低成本提供葉輪力學(xué)性能數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)的詳細(xì)流場(chǎng)細(xì)節(jié)，從而能在數(shù)天時(shí)間內(nèi)完成方案設(shè)計(jì)與性能分析工作，加速渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程，如圖2所示。
展開(kāi) 2017年9月14日，第四屆中國(guó)天津國(guó)際直升機(jī)博覽會(huì)開(kāi)幕，在中國(guó)航發(fā)的展臺(tái)上展出一款1600KW級(jí)渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)。該機(jī)借鑒國(guó)內(nèi)外研制經(jīng)驗(yàn)結(jié)合國(guó)內(nèi)工業(yè)現(xiàn)狀，立足國(guó)內(nèi)成熟材料和工藝水平，完全獨(dú)立自主研發(fā)的先進(jìn)渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)。這款發(fā)動(dòng)機(jī)性能水平與當(dāng)代國(guó)際同等功率等級(jí)在役渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)水平相當(dāng)，功率等級(jí)和結(jié)構(gòu)安裝性可滿足大、中型直升機(jī)對(duì)動(dòng)力的需求。
全國(guó)產(chǎn)10-13噸大中型直升機(jī)1600kw渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)
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對(duì)于各種飛機(jī)來(lái)說(shuō)，困擾國(guó)人多年的是航發(fā)問(wèn)題，總是難以研制出高性能的發(fā)動(dòng)機(jī)是我們的一塊心病。飛機(jī)的速度，起飛以及機(jī)動(dòng)都對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)有著比較高的技術(shù)要求，因此把發(fā)動(dòng)機(jī)稱謂飛機(jī)的心臟是絕對(duì)正確的。雖然我國(guó)在發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)上暫時(shí)還趕不上西方國(guó)家，還沒(méi)有取得同樣令人振奮的成就，但也在逐漸看到隧道的盡頭，勝利就在眼前。和我國(guó)目前層出不窮的各種飛機(jī)比起來(lái)，本來(lái)應(yīng)該先行一步的發(fā)動(dòng)機(jī)遜色許多。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)一般分為渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)以及渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，我們一般經(jīng)常聽(tīng)到的就是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。比如殲-20戰(zhàn)機(jī)所使用的渦扇-10，運(yùn)-20大型運(yùn)輸機(jī)使用的渦扇-20。
而之所以大家對(duì)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)比較熟悉是和國(guó)家側(cè)重點(diǎn)不同有很大關(guān)系的。戰(zhàn)斗機(jī)是國(guó)之重器，沒(méi)有戰(zhàn)斗機(jī)就沒(méi)有制空權(quán)，所以戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)自然優(yōu)先，戰(zhàn)斗機(jī)使用的就是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。直升機(jī)使用的是渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)，近些年隨著國(guó)家對(duì)各種武裝直升機(jī)研制的傾斜，渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)也取得了一些突破。與渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)比起來(lái)，渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)是我國(guó)目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域最空白的一個(gè)項(xiàng)目，簡(jiǎn)直就是中國(guó)航空航天的重災(zāi)區(qū)。渦槳飛機(jī)也就是螺旋槳飛機(jī)，而螺旋槳可由渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)或者活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，渦槳比活塞式的重量輕、功率大、升限高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，所以許多大型運(yùn)輸機(jī)都采用渦槳，像美國(guó)C-130大力神運(yùn)輸機(jī)。活塞式通常只用于小功率場(chǎng)合，比較常見(jiàn)的就是民用的救援，救災(zāi)飛機(jī)，偏小型化。和噴氣式飛機(jī)比起來(lái)，雖然渦槳飛機(jī)速度慢，噪聲大，但是省油、起飛著陸距離短，在不少場(chǎng)合具有獨(dú)特的優(yōu)越性。比較具有代表性的就是美國(guó)C-130運(yùn)輸機(jī)，由于是渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)所以飛起要求特別低，甚至沙地土地都可以，只要距離不是特別短，起飛都不是太大的問(wèn)題。在一些條件不太好的戰(zhàn)場(chǎng)，這種以渦槳驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)解決了很大的問(wèn)題。
展開(kāi) 霍尼韋爾公司更是制造過(guò)大功率4,800軸馬力T55渦輪軸，目前該渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)為美陸軍數(shù)百架CH-47和MH-47“支奴干”重型直升機(jī)提供動(dòng)力。
戰(zhàn)略與國(guó)際研究中心學(xué)者Gabriel Coll則認(rèn)為GE獲勝的秘訣在于其推出的單軸方案簡(jiǎn)單有效，Coll表示：“現(xiàn)役的黑鷹和阿帕奇直升機(jī)動(dòng)力T700也是單軸結(jié)構(gòu)，只有一個(gè)壓氣機(jī)和渦輪，而T901發(fā)動(dòng)機(jī)的方案更加成熟可靠。而ATEC公司的T900發(fā)動(dòng)機(jī)采用雙軸結(jié)構(gòu)，顯然增加了復(fù)雜性和重量，這在直升機(jī)上顯得不合需求。”
不過(guò)值得指出的是，ATEC公司采用雙軸結(jié)構(gòu)并非毫無(wú)好處，由于是雙軸結(jié)構(gòu)，每組壓氣機(jī)-渦輪都可以運(yùn)行在最佳轉(zhuǎn)速下，它可以隨著直升機(jī)的飛行操縱，采用復(fù)雜的軟件來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)的功率變化，實(shí)現(xiàn)最高效率和最小磨損。普惠和霍尼韋爾公司聲稱他們的雙軸T900發(fā)動(dòng)機(jī)燃油效率有潛力比同等單軸發(fā)動(dòng)機(jī)還要提升4%，持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)10%，并且利潤(rùn)率提高10%。
T901發(fā)動(dòng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案
當(dāng)然，GE公司顯然不同意這一說(shuō)法，GE表示說(shuō)他們也探索了雙軸設(shè)計(jì)并拒絕它，原因是該方案會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)太沉重和難以維護(hù)，特別是在崎嶇的前線條件下。至于潛在的未來(lái)增長(zhǎng)，GE指出其在T700發(fā)動(dòng)機(jī)上的記錄，從1973年的1,500馬力到今天的2,750以上，單軸設(shè)計(jì)同樣可以不斷衍生和改進(jìn)性能80%。
“你甚至可以對(duì)三軸結(jié)構(gòu)進(jìn)行論證。”GE公司工程師Aboulafia聳了聳肩。他指出，英國(guó)羅羅公司就生產(chǎn)三軸渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，但這真的取決于動(dòng)力的使命和客戶想要的東西。
展開(kāi) 賽峰將為波音投資、位于西雅圖的初創(chuàng)企業(yè)Zunum航空混合電動(dòng)小型支線飛機(jī)提供渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)作為核心發(fā)電系統(tǒng)。在雙方達(dá)成的長(zhǎng)期協(xié)議中，賽峰直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)公司將為Zunum公司的12座、航程700英里ZA10飛機(jī)開(kāi)發(fā)發(fā)電系統(tǒng)。該發(fā)電系統(tǒng)的核心是基于1700-2000軸馬力的阿蒂丹3渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)型——阿蒂丹3Z。
改進(jìn)的阿蒂丹3Z發(fā)動(dòng)機(jī)作為發(fā)電功率達(dá)到500千瓦的發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)，與飛機(jī)的電池包一起驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)500千瓦電動(dòng)涵道風(fēng)扇產(chǎn)生動(dòng)力。賽峰將把阿蒂丹發(fā)動(dòng)機(jī)和Zunum選取的發(fā)電機(jī)組合起來(lái)，計(jì)劃于2019年中以前在法國(guó)進(jìn)行地面測(cè)試，后將該500千瓦渦輪發(fā)電系統(tǒng)交付給Zunum裝入其飛行測(cè)試平臺(tái)（FTB）。
Zunum航空的聯(lián)合創(chuàng)始人、首席技術(shù)官馬特·可耐普稱：“我們與賽峰合作了九個(gè)月，他們對(duì)支線航空市場(chǎng)充滿信心，并且理解直升機(jī)在支線航空市場(chǎng)是行不通的。”Zunum將開(kāi)發(fā)新型的發(fā)動(dòng)機(jī)（阿蒂丹最初于2013年取證），并希望獲取渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)而不是渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)。可耐普稱：“直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)更短、更集成，傳動(dòng)軸從冷端出來(lái)后更加容易啟動(dòng)發(fā)電機(jī)。”
賽峰將對(duì)阿蒂丹發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行修改以滿足Zunum的需求后進(jìn)行重新取證。可耐普稱：“對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的修改主要是關(guān)于成本而并非性能。” Zunum同時(shí)也在開(kāi)發(fā)推進(jìn)電機(jī)和涵道風(fēng)扇，并計(jì)劃在年底前完成發(fā)電機(jī)選型。
阿蒂丹3Z與現(xiàn)有直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同之處在于其將在最佳工作點(diǎn)持續(xù)運(yùn)行，燃油消耗最低，生命周期最長(zhǎng)。集成了先進(jìn)材料和生命周期管理技術(shù)，延長(zhǎng)了關(guān)鍵部件的壽命，降低運(yùn)營(yíng)成本。
Zunum航空從2017年4月出現(xiàn)在大眾視野，由波音的HorizonX和捷藍(lán)（JetBlue）技術(shù)投資。發(fā)動(dòng)機(jī)選型是該公司的里程碑節(jié)點(diǎn)。可耐普稱：“發(fā)動(dòng)機(jī)是直接運(yùn)營(yíng)成本的重要組成部分，事關(guān)我們生死存亡。”
展開(kāi) 
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渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的最新內(nèi)容
WZ16發(fā)動(dòng)機(jī)、渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)，用于AC352三級(jí)壓氣機(jī)、兩級(jí)渦輪，前兩個(gè)是徑流的，然后這個(gè)是軸流的。
利勃海爾的起落架，這個(gè)是用在C919上。
還見(jiàn)到了各種作動(dòng)器、制冷組件、滑油泵、電動(dòng)風(fēng)扇等諸多零部件。
飛機(jī)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，所有零部件共同穩(wěn)定運(yùn)行，才讓我們安全飛過(guò)一段段旅程。
第一次參加航展，雖然沒(méi)有看到期待的大飛機(jī)真身，但也看到了很多意想不到的內(nèi)容。
S-97
配備了單臺(tái)
YT706-GE-700R
渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)，于
2015
年首飛，并在
2018
年
10
月，逐步將飛行速度擴(kuò)展到
370km/h
，最大飛行速度有望突破
463km/h
，但近期的試飛結(jié)果尚未公布。
國(guó)產(chǎn)渦軸-6、渦軸-8發(fā)動(dòng)機(jī)為1級(jí)軸流加1級(jí)離心構(gòu)成的組合壓氣機(jī)；“黑鷹”直升機(jī)上的T700發(fā)動(dòng)機(jī)采用5級(jí)軸流加1級(jí)離心壓氣機(jī)。壓氣機(jī)部件主要包括進(jìn)氣導(dǎo)流器、壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子、壓氣機(jī)靜子及防喘裝置等。壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子是一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的組合件，軸流式轉(zhuǎn)子葉片呈葉柵排列安裝在工作葉輪周圍，離心式轉(zhuǎn)子 葉片則呈輻射形狀鑄在葉輪外部。壓氣機(jī)靜子由壓氣機(jī)殼體和靜止葉片組成。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)內(nèi)流場(chǎng)的大渦模擬是目前國(guó)際仿真技術(shù)的前沿。多部件耦合仿真可以消除部件獨(dú)立仿真的“邊界效應(yīng)”，充分評(píng)估貫穿于發(fā)動(dòng)機(jī)部件之間的流動(dòng)特征，可在多部件匹配優(yōu)化、整機(jī)氣動(dòng)性能評(píng)估中發(fā)揮作用，并應(yīng)用于日益發(fā)展的數(shù)字孿生、虛擬樣機(jī)等技術(shù)中。 航空發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)前后流通、各部件耦合工作的整體。在常規(guī)的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先采用低維、時(shí)均的計(jì)算方法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)總體性能進(jìn)行分析，獲得壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪等部件
大涵道比分排渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪軸斷裂過(guò)渡態(tài)性能仿真
丁水汀 王家俊 劉傳凱
北京航空航天大學(xué) 航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究院
DOI：10.13224/j.cnki.jasp.20210142
摘 要
為了研究雙軸大涵道比分排渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)軸斷裂失效后的動(dòng)態(tài)性能，找出渦輪軸斷裂后最先發(fā)生的危害事件，建立能夠模擬氣流參數(shù)毫秒時(shí)間量級(jí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的大涵道比分排渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作方程和性能模型。
中國(guó)航發(fā)動(dòng)研所作為國(guó)內(nèi)主要的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)研制單位，先后承擔(dān)過(guò)多種型號(hào)的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)研制工作，在渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)性能仿真方面有著扎實(shí)的理論研究基礎(chǔ)和豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
葉片作為發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，制造工藝復(fù)雜，科技含量高，在研發(fā)過(guò)程中遇到的難題很多。可以說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能很大程度上取決于葉片型面的設(shè)計(jì)和制造水平。其中航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片是典型的自由曲面零件，它的曲線形狀、制造精度和質(zhì)量直接決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)效率大小和安全。
一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)上有很多葉片，每一個(gè)圓盤上大概有30多個(gè)葉片，如果葉片的形狀和尺寸不能夠保證，那么在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)是非常危險(xiǎn)的。所以對(duì)于葉片的型面和幾何尺寸檢測(cè)也是非常重要的
ITEP是FARA項(xiàng)目選擇的GE公司T901改進(jìn)型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)，目前這一發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)延遲交付了。
未來(lái)，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)題的解決，到底哪型直升機(jī)能夠中標(biāo)美國(guó)陸軍FARA項(xiàng)目，相信我們很快就能看到結(jié)論，而新型武裝直升機(jī)的表現(xiàn)如何，則有待考驗(yàn)。
排版：茹藝
策劃 | 文案：李美靜、高奡宸
編審 | 監(jiān)制：武晨、王蘭
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更大的腳蹼是“螺旋槳”，
發(fā)動(dòng)機(jī)上的“螺旋槳”
直徑更大了，甚至于渦輪已經(jīng)“帶不動(dòng)”這個(gè)大家伙，
所以得要帶上一個(gè)龐大的變速箱，
發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸連著齒輪變速箱
把渦輪的動(dòng)力通過(guò)一根軸傳到螺旋槳上去，
也就是說(shuō)渦輪直接帶動(dòng)的不是螺旋槳，而是傳動(dòng)軸，
所以我們把渦輪帶動(dòng)傳動(dòng)軸的發(fā)動(dòng)機(jī)叫做“渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)”，
命名規(guī)則：渦輪+傳動(dòng)軸->渦軸。
更大的腳蹼是“螺旋槳”，
發(fā)動(dòng)機(jī)上的“螺旋槳”
直徑更大了，甚至于渦輪已經(jīng)“帶不動(dòng)”這個(gè)大家伙，
所以得要帶上一個(gè)龐大的變速箱，
發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸連著齒輪變速箱
把渦輪的動(dòng)力通過(guò)一根軸傳到螺旋槳上去，
也就是說(shuō)渦輪直接帶動(dòng)的不是螺旋槳，而是傳動(dòng)軸，
所以我們把渦輪帶動(dòng)傳動(dòng)軸的發(fā)動(dòng)機(jī)叫做“渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)”，
命名規(guī)則：渦輪+傳動(dòng)軸->渦軸。
