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涡桨型发动机是在上世纪五十年代发展起来的具有活塞式发动机的耗油低、寿命长和喷气式发动机功率大、重量轻的综合优点,适于做中短程客机、货机和轻型轰炸机的动力。
当年,涡桨-5是按照前苏联AИ-24发动机阿依-24进行测绘设计的,给国产第一架中型客机--运七飞机做动力装置。 涡桨5(WJ5)发动机是支线客机Y-7飞机的动力装置。1966年初在南方航空动力机械公司开始研制,1968年转由哈尔滨东安发动机制造公司继续研制生产,到1974年9月首次完成150h台架试验。1976年6月按照航空产品定型委员会(航定委)批准的试车大纲通过500h发动机设计定型台架试验,次年,WJ5发动机经航定委批准设计定型,并开始小批生产。发动机性能试飞是1975年完成的,共飞行107h。研制过程共用8台发动机进行了约5680h台架试验。WJ5发动机曾在国内航线试用,因为在高温、高原环境起飞功率下降,使用受到限制,于1980年停止生产。
与WJ5发动机研制同时,海军于1969年8月提出研制涡桨型发动机作为水轰5(SH-5)飞机动力装置的任务。经论证,决定在WJ5发动机基础上重新设计涡轮部件,改型后的发动机编号为涡桨5甲(WJ5A),起飞状态的当量功率提高442kW。1978年通过设计定型鉴定试验,次年完成发动机性能试飞,1980年初经航定委批准WJ5A发动机设计定型,装用WJ5A发动机的SH-5飞机于1985年投入使用。研制阶段生产了10台发动机用于台架试验和试飞,台架试验约2050h 由于WJ5发动机在高温、高原环境条件下起飞功率不足,影响Y-7飞机在高温、高原地区使用。为改善Y-7飞机的性能,在Y-7飞机换发论证会上决定研制WJ5AI发动机取代WJ5发动机作为Y-7飞机的动力装置。WJ5AI发动机的主要特点是将WJ5A降低起飞功率使用,同时吸收WJ5发动机在研制、生产和使用过程中所进行的设计改进成果,从而提高发动机工作可*性、延长工作寿命,而且WJ5AI发动机的温度特性有了明显改善。WJ5AI的改型工作是从1979年底开始,1982年7月通过中国民航总局、空军、海军和航空工业部组织的技术鉴定。
为降低WJ5AI发动机燃油消耗率,改善其经济性,东安发动机制造公司和沈阳航空发动机研究所合作,请美国通用电气公司(GE公司)进行技术咨询,在WJ5AI基础上重新设计涡轮部件,经改型设计形成WJ5E发动机。1987年5月中国政府批准这一合作工程项目实施,同年8月,与GE公司签订的技术咨询合同经批准正式生效。次年底完成了图纸设计,1990年9月完成样机装配和试验。经测试证明,WJ5E发动机的性能达到了改善经济性和预期目的。随后,两次通过CCAR33部规定的150h持久试验,并完成了CCAR33部规定的型号合格审定验证项目。1993年7月由飞行试验研究院完成了型号合格审定试飞,同年12月经中国民用航空总局批准,WJ5E发动机取得型号合格证。WJ5E发动机是中国首台按照中国民用航空规章第33部(CCAR33)航空发动机适航标准进行适航符合性审定的涡轮螺旋桨型航空发动机。 WJ5 是我国研制生产的第一种涡轮螺旋桨型航空发动机,1978年首先在沈阳民航装在An-24飞机上试用。
WJ5A 发动机外廓尺寸、质量与WJ5基本相同,整机可互换安装。涡轮部件是新设计的,第1级导向器叶片和第1级转子叶片为空心气冷,转子叶片采用深根、大圆弧榫齿、带冠、窄弦长、成对装于涡轮盘榫槽内等结构形成,涡轮进口温度提高约100℃,起飞当量功率提高较大。
WJ5B 提高发动机转速,增加燃油供油量,起飞功率较WJ5发动机增加约200kW。
WJ5AI 原型为WJ5和WJ5A发动机,起飞改用两级转速,最大起飞功率由WJ5A的2317kW降至2133kW,针对原型机的薄弱环节有较多改进,如压气机后轴颈改进设计,改进Ⅱ级转速控制系统,涡轮盘和火焰筒等热部件改用更好的耐热合金,增加监控装置等。发动机的温度特性有较大改善,在气温不高于38℃(PH=101.32kPa)环境条件下保持起飞功率基本不变。1982年正式投入航线使用,首翻期寿命为2000h。
WJ5E 为减少压气机流道损失对压气机进行了改进。在涡轮部件方面,为使流道光滑、各级涡轮功分配合理、级反力度提高、间隙和泄漏损失减少,重新设计了导向器叶片、车子叶片和流道,改用蜂窝封严材料,取消第1级转子叶片的冷却气流等,采用了GE公司的经验和成熟的结构形式。WJ5E发动机的功率和温度特性与WJ5AI发动机相同,发动机工作可*性有所提高,起飞状态的耗油率较WJ5AI降低9.4%,涡轮进口温度约降低50℃。首翻期寿命为3000h。1994年初已交付民航试用。
名 称 涡桨-5(WJ-5)涡轮螺旋桨发动机
厂 商 哈尔滨东安发动机制造公司 生产现状 WJ5A/AI/E生产
装机对象 WJ5 Y-7
WJ5A SH-5
WJ5B Y-7/Y-7H
WJ5AI/WJ5E Y-7/Y-7-100/Y-7-200B/Y-7H/Y-7H500
那是因为它们所要推动的介质不同,空气和水一个稀薄一个厚重它们的阻力完全不同,而且船是直接漂浮在水面,飞机是要整个飞到空中,如果把飞机的螺旋桨用在船上,就算发动机能启动但它的叶片因为阻力太大马上就打坏;...
用涡轮风扇发动机,涡轮螺旋桨发动机,涡轮喷气发动机的有哪些飞机
除三种涡轮轴、涡轮桨扇、冲压喷气三种 涡轮轴主要用直升机面 使用涡扇引擎目前喷气机占据绝数比基本所客机都用涵道比涡扇引擎所战斗机几乎都用涵道比涡扇引擎 涡桨主要用些短途运输机型飞行器比捕食者机用涡桨 ...
涡轮桨扇发动机是在涡轮喷气发动机基础上发展来的,也就是桨扇发动机中间也是个喷气发动机,最前面有个大螺旋桨,两个部分都能提供动力,既有速度又省油,还有另一种涡轮风扇发动机跟桨扇发动机差不多意思,只是风扇...
基于螺旋桨特性的活塞发动机涡轮废气阀的调节
通过发动机螺旋桨功率特性分析,对巡航状况下增压发动机涡轮废气调节阀的调节规律进行了研究,并且预测飞机的经济运行状态.对飞机在4 000 m海拔高度以恒定速度180 km/h巡航工况进行了研究,调节涡轮废气放气阀开度控制空气盒的目标压力,桨距角的变化随螺旋桨特性曲线进行调节.运行的结果显示,通过变桨距调节和涡轮废气阀调节的共同作用,可实现与增压器匹配的压气机运行在68%~76%的高效率区域.
某型螺旋桨发动机连接螺栓预紧力研究
对某型螺旋桨发动机1个重要部位的连接螺栓进行了预紧力研究。介绍了螺栓预紧力的计算和螺栓的静强度、疲劳强度校核方法,得出了试验和改型机用该连接螺栓的锁紧力矩。
为了提高效率,人们索性便抛去了风扇的外涵壳体,用螺旋桨代替了风扇,便形成了涡轮螺旋桨发动机,简称涡桨发动机。涡轮螺旋桨发动机由螺旋桨和燃气发生器组成,螺旋桨由涡轮带动。由于螺旋桨的直径较大,转速要远比涡轮低,只有大约1000转/分,为使涡轮和螺旋桨都工作在正常的范围内,需要在它们之间安装一个减速器,将涡轮转速降至十分之一左右后,才可驱动螺旋桨。这种减速器的负荷重,结构复杂,制造成本高,它的重量一般相当于压气机和涡轮的总重,作为发动机整体的一个部件,减速器在设计、制造和试验中占有相当重要的地位。
涡轮螺旋桨发动机的螺旋桨后的空气流就相当于涡轮风扇发动机的外涵道,由于螺旋桨的直径比发动机大很多,气流量也远大于内涵道,因此这种发动机实际上相当于一台超大涵道比的涡轮风扇发动机。
尽管工作原理近似,但涡轮螺旋桨发动机和涡轮风扇发动机在产生动力方面却有着很大的不同,涡轮螺旋桨发动机的主要功率输出方式为螺旋桨的轴功率,而尾喷管喷出的燃气推力极小,只占总推力的5%左右,为了驱动大功率的螺旋桨,涡轮级数也比涡轮风扇发动机要多,一般为2~6级。
同活塞式发动机+螺旋桨相比,涡轮螺旋桨发动机有很多优点。首先,它的功率大,功重比(功率/重量)也大,最大功率可超过10000马力,功重比为4以上;而活塞式发动机最大不过三四千马力,功重比2左右。其次,由于减少了运动部件,尤其是没有做往复运动的活塞,涡轮螺旋桨发动机运转稳定性好,噪音小,工作寿命长,维修费用也较低。而且,由于核心部分采用燃气发生器,涡轮螺旋桨发动机的适用高度和速度范围都要比活塞式发动机高很多。在耗油率方面,二者相差不多,但涡轮螺旋桨发动机所使用的煤油要比活塞式发动机的汽油便宜。
由于涵道比大,涡轮螺旋桨发动机在低速下效率要高于涡轮风扇发动机,但受到螺旋桨效率的影响,它的适用速度不能太高,一般要小于900km/h。目前在中低速飞机或对低速性能有严格要求的巡逻、反潜或灭火等类型飞机中的到广泛应用。
虽然涡桨发动机的燃烧室与涡轮喷气发动机类似,但为了自排废气中回收较多的动力以驱动螺旋桨,涡桨引擎的涡轮(Turbine)端之扇叶级数比较高。相反的,由于涡轮喷气发动机主要的推进力都来自于热气直接排放至大气中所产生的反作用力,因此其涡轮端的扇叶级距数越小越好,只需保持足够的回收动力用来驱动压缩端的扇叶即可。
涡轮螺旋桨发动机是一种通常用于飞机上的燃气涡轮发动机(gas turbine engine)。涡桨发动机的驱动原理大致上与使用活塞发动机作为动力来源的传统螺旋桨飞机雷同,是以螺旋桨旋转时所产生的力量来作为飞机前进的推进力。其与活塞式螺桨机主要的差异点除了驱动螺旋桨中心轴的动力来源不同外,还有就是涡桨发动机的螺旋桨通常是以恒定的速率运转,而活塞动力的螺旋桨则会依照发动机的转速不同而有转速高低的变化。代表有俄罗斯HK-93函道桨扇发动机。