渦槳發動機
關注創建者：qiangsu5961 創建時間：2018-08-20
渦槳發動機的視頻教程
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渦槳發動機的實例教程
導讀：自中國第一臺渦輪螺旋槳發動機——WJ5于1965年試制成功以來，國產渦槳發動機歷經風風雨雨快40余年，發動機的研制和生產技術取得了巨大的進步。縱觀我國航空器的設計和研發基本都走同樣的路線：引進—仿制—吸收—改進—自主研發的過程，航空發動機當然也不例外。至今已經形成了渦槳5、渦槳6、渦槳9等一系列渦輪螺旋槳發動機，在國產運-7、運-8和運-12等運輸機上廣泛運用，筆者從我國現有的技術水平和飛機生產需求方面分析國產渦槳發動機的發展趨勢。
渦槳-6系列發動機是我國渦輪螺旋槳發動機的典型代表，是中國株洲南方航空動力公司生產，現已經誕生出WJ6、WJ6C、WJ6D、WJ6E等多個型號，在我國某型飛機上裝備，其單臺功率達到4250當量馬力，是我國目前生產的功率最大的渦輪螺旋槳航空發動機。
渦槳-5發動機是我國渦槳發動機的另一代表，由哈爾濱120廠生產，衍生出WJ5、WJ5A、WJ5B、WJ5AI和WJ5E等系列型號，主要裝備于我國Y-7型系列飛機和SH-5型飛機上，單臺可達2790當量馬力。
渦槳-9發動機是株洲南方航空動力公司在原渦軸8A基礎上改型而來，用于國產Y12飛機，代替進口的加普惠PT-6A型發動機，輸出功率約為500kw。
隨著飛機改型研發的不斷深入，對發動機提出的要求也不斷增加，如：要求提供更多供電輸出，提升起飛功率，降低油耗，提高可靠性，提高“三防”性能，滿足未來電傳集成要求等等，對國產發動機提出了更高要求，促使發動機跟進改型。
展開 對于各種飛機來說，困擾國人多年的是航發問題，總是難以研制出高性能的發動機是我們的一塊心病。飛機的速度，起飛以及機動都對飛機發動機有著比較高的技術要求，因此把發動機稱謂飛機的心臟是絕對正確的。雖然我國在發動機技術上暫時還趕不上西方國家，還沒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。和我國目前層出不窮的各種飛機比起來，本來應該先行一步的發動機遜色許多。飛機發動機一般分為渦扇發動機、渦軸發動機以及渦槳發動機，我們一般經常聽到的就是渦扇發動機。比如殲-20戰機所使用的渦扇-10，運-20大型運輸機使用的渦扇-20。
而之所以大家對渦扇發動機比較熟悉是和國家側重點不同有很大關系的。戰斗機是國之重器，沒有戰斗機就沒有制空權，所以戰斗機發動機的研發自然優先，戰斗機使用的就是渦扇發動機。直升機使用的是渦軸發動機，近些年隨著國家對各種武裝直升機研制的傾斜，渦軸發動機也取得了一些突破。與渦扇發動機和渦軸發動機比起來，渦槳發動機是我國目前航空發動機領域最空白的一個項目，簡直就是中國航空航天的重災區。渦槳飛機也就是螺旋槳飛機，而螺旋槳可由渦槳發動機或者活塞式發動機驅動，渦槳比活塞式的重量輕、功率大、升限高、運轉平穩，所以許多大型運輸機都采用渦槳，像美國C-130大力神運輸機。活塞式通常只用于小功率場合，比較常見的就是民用的救援，救災飛機，偏小型化。和噴氣式飛機比起來，雖然渦槳飛機速度慢，噪聲大，但是省油、起飛著陸距離短，在不少場合具有獨特的優越性。比較具有代表性的就是美國C-130運輸機，由于是渦槳發動機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題。在一些條件不太好的戰場，這種以渦槳驅動的飛機解決了很大的問題。
展開 導讀：近日，中國航發自主創新研制的AEP500民用渦槳發動機首臺核心機，在中國航發動研所實現轉速達標，工作狀態穩定。
核心機是發動機最重要的組成部分，包括發動機系統中溫度最高、壓力最大、轉速最高的組件和系統。根據以往項目研制經驗，對于全新研制的首臺核心機，轉速達標一般需要較長時間周期進行多輪試驗和改進。項目研制團隊對影響轉速達標的關鍵技術進行了預先攻關，對首臺發動機試制和裝配過程進行全程跟蹤和控制，提前識別影響轉速達標的風險因素，邀請研究所內外部專家進行多輪討論，制定合理的試驗程序，最終順利推至100%設計轉速。
此次試驗作為型號研制的里程碑節點，突破了相關技術瓶頸，成功驗證了核心機總體結構布局和各大系統匹配的設計合理性，初步掌握了發動機轉子動力學和振動變化規律，為后續加快研制進程奠定了基礎。
AEP500是中國航發自主設計研制的5000kW級民用渦槳發動機，具有耗油率低、壽命長、可靠性高等技術特點，可滿足未來民用先進渦槳支線客機、中型貨運飛機等平臺對動力的需求。
展開 賽峰將為波音投資、位于西雅圖的初創企業Zunum航空混合電動小型支線飛機提供渦輪發動機作為核心發電系統。在雙方達成的長期協議中，賽峰直升機發動機公司將為Zunum公司的12座、航程700英里ZA10飛機開發發電系統。該發電系統的核心是基于1700-2000軸馬力的阿蒂丹3渦軸發動機的改進型——阿蒂丹3Z。
改進的阿蒂丹3Z發動機作為發電功率達到500千瓦的發電系統的基礎，與飛機的電池包一起驅動兩臺500千瓦電動涵道風扇產生動力。賽峰將把阿蒂丹發動機和Zunum選取的發電機組合起來，計劃于2019年中以前在法國進行地面測試，后將該500千瓦渦輪發電系統交付給Zunum裝入其飛行測試平臺（FTB）。
Zunum航空的聯合創始人、首席技術官馬特·可耐普稱：“我們與賽峰合作了九個月，他們對支線航空市場充滿信心，并且理解直升機在支線航空市場是行不通的。”Zunum將開發新型的發動機（阿蒂丹最初于2013年取證），并希望獲取渦軸發動機而不是渦槳發動機。可耐普稱：“直升機發動機更短、更集成，傳動軸從冷端出來后更加容易啟動發電機。”
賽峰將對阿蒂丹發動機進行修改以滿足Zunum的需求后進行重新取證。可耐普稱：“對發動機的修改主要是關于成本而并非性能。” Zunum同時也在開發推進電機和涵道風扇，并計劃在年底前完成發電機選型。
阿蒂丹3Z與現有直升機發動機的不同之處在于其將在最佳工作點持續運行，燃油消耗最低，生命周期最長。集成了先進材料和生命周期管理技術，延長了關鍵部件的壽命，降低運營成本。
Zunum航空從2017年4月出現在大眾視野，由波音的HorizonX和捷藍（JetBlue）技術投資。發動機選型是該公司的里程碑節點。可耐普稱：“發動機是直接運營成本的重要組成部分，事關我們生死存亡。”
展開 ▲安-22駕駛室
▲安-22駕駛室
安-22飛機外觀是安-12的擴大版，不同之處在于它配有雙尾翼，是為安-22提供更好的發動機性能，并降低機庫的高度限制。另外每個尾部上面有個大型抗顫振模塊。
▲安-22尾部抗顫振模塊
▲安-22尾部特寫
安-22擁有四臺庫茲涅佐夫HK-12MA渦槳發動機，功率為4×15,000軸馬力，每臺發動機驅動一對直徑為6.2米的四葉同軸對轉螺旋槳，可以在滿載條件下，在海拔1400米處起飛。
庫茲涅佐夫 NK-12是20世紀50年代的蘇聯渦輪螺旋槳發動機，由庫茲涅佐夫設計局研制。它能驅動兩個大型四葉片（每個發動機八個葉片）對轉螺旋槳，直徑為5.6米，NK-12MA和NK-12MV為6.2米，它也是最強大的渦輪螺旋槳發動機。
當然，庫茲涅佐夫HK-12渦槳發動機也有缺點，其復雜結構增加了多余重量，也給飛機后期維護帶來諸多不便；再有就是它的噪音問題，連水下潛艇聲吶都能探測到它的存在。
1974年，安-22停產了，蘇聯給出的理由是：安-22經濟性和安全性已不能滿足現有需求。安-22總共生產了85架，其中空軍50架，民航35架。
截至20世紀90年代中期，大約有45架安-22飛機仍在服役。其中大部分是俄羅斯空軍，但它正逐漸被更大的渦扇發動機安-124取代，其余安-22飛機在特維爾Migalovo基地的軍事運輸航空中隊服役。
截至2018年12月，6架安-22飛機在特維爾軍事運輸航空中隊服役，只有3架飛機適航，并計劃在2033年之前繼續服役。
安-22飛機服役期間曾多次創造世界紀錄，它不僅是一架運輸機，更像是一個時代的產物，隨著時間慢慢老去。
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渦槳發動機的最新內容
渦輪螺旋槳發動機（簡稱渦槳發動機）以其功率大、運轉穩定性好、壽命長、費用低[1]的優勢被廣泛應用于現代軍民用飛機中。
然而螺旋槳槳葉旋轉時會引起氣流擾動，對飛機位于螺旋槳之后并處于滑流之中的部件產生滑流效應[2]，國內外學者對滑流影響開展了大量研究工作，左歲寒[3]、張小莉[4]等人采用準定常N-S方法對螺旋槳產生的滑流影響進行了分析。
它們都由渦輪噴氣發動機演變而來，渦槳發動機驅動螺旋槳，渦輪軸發動機則驅動直升機的旋翼軸獲得升力和氣動控制力。當然渦輪軸發動機也有自己的特色：通常帶有自由渦輪，而其他形式的渦輪噴氣發動機一般沒有自由渦輪。
渦輪軸發動機具有渦輪噴氣發動機的大部分特點，也有著進氣道、壓氣機、燃燒室和尾噴管等基本組件。
近日收到 Physics of Fluids 編輯部的好消息，劉亢碩士為第一作者，小二為通訊作者的論文 Tip vortex cavitation suppression and parametric study of an elliptical hydrofoil by water injection 正式在線發表（DOI：https://doi.org/10.1063/5.0130192
空泡現象
空泡流動是水動力學領域的經典和難點問題。
當液體介質中的局部壓力低于環境溫度下的飽和蒸汽壓時，液體介質中就會出現空泡。
這種空泡的
形成、發展和潰滅
過程以及由此產生的一系列物理變化稱為空泡現象。
空泡是一把雙刃劍。
在醫學領域，激波空泡被用于粉碎患者體內的結石，有效降低碎石過程中對患者造成的痛苦
航空發動機整機內流場的大渦模擬是目前國際仿真技術的前沿。多部件耦合仿真可以消除部件獨立仿真的“邊界效應”，充分評估貫穿于發動機部件之間的流動特征，可在多部件匹配優化、整機氣動性能評估中發揮作用，并應用于日益發展的數字孿生、虛擬樣機等技術中。 航空發動機是一個前后流通、各部件耦合工作的整體。在常規的發動機設計過程中，首先采用低維、時均的計算方法對發動機總體性能進行分析，獲得壓氣機、燃燒室、渦輪等部件
研發的先進渦槳發動機(ATP)號稱是世界第一臺真正意義的“數字孿生(Digital twin)”發動機，GE公司已成為航空發動機仿真技術應用的標桿。
導讀：一款成熟的活塞式航空發動機，如果要在飛行包線內發揮最優的動力輸出性能，還需要匹配的螺旋槳。除了發動機的功率輸出特性，還需要了解螺旋槳的功率吸收特性，并以發動機的外特性曲線和螺旋槳的推進特性曲線為基礎，得出該活塞發動機匹配螺旋槳的最佳方法。了解槳發匹配相關的試驗與仿真技術，有助于槳發匹配的研究與推進。
中國航發動研所作為國內航空渦軸發動機產品研發基地，不斷根據自身特點，深化仿真手段在渦軸發動機研發階段的應用，在現有技術條件下，最大限度地發揮氣動仿真的作用，提升了渦軸發動機性能與壽命，降低了研發周期與費用。 近年來，隨著計算機技術的不斷發展，針對航空發動機性能仿真的工具也不斷成熟，在縮短發動機研制周期、降低研發成本方面的成效不斷顯現。中國航發動研所作為國內主要的渦軸發動機研制單位，先后承擔過多種型
渦輪螺旋槳發動機
渦槳發動機工作原理示意圖
渦輪螺旋槳噴氣發動機，簡稱渦槳發動機。
渦槳發動機的本質類似于渦噴發動機接上一個減速器，并帶動外部的螺旋槳。
渦槳發動機通常用在小型或低速的亞音速飛機上。
不可調節的收斂形尾噴管（固定噴口的亞聲速尾噴管）：結構最簡單，重量最輕，廣泛應用于亞聲速及低超聲速飛機上的不帶加力燃燒室的渦噴發動機，及渦輪后燃氣焓降較小的渦槳和渦扇發動機。（如WP5甲的尾噴管）
可調節的收斂形尾噴管：能使發動機在各種工況下都獲得良好的性能，帶加力的發動機必須采用可調節的尾噴管，保證在加力狀態下相應地加大噴口。有的發動機通過改變噴口面積來改變工況。
