渦輪軸發(fā)動機
在帶有壓氣機的渦輪發(fā)動機這一類型中，渦輪軸發(fā)動機出現(xiàn)得較晚，但已在直升機和垂直／短距起落飛機上得到了廣泛的應(yīng)用。
渦輪軸發(fā)動機于1951年12月開始裝在直升機上，作第一次飛行。那時它屬于渦輪螺槳發(fā)動機，并沒有自成體系。以后隨著直升機在軍事和國民經(jīng)濟上使用越來越普遍，渦輪軸發(fā)動機才獲得獨立的地位。
在工作和構(gòu)造上，渦輪軸發(fā)動機同渦輪螺槳發(fā)動機根相近。它們都是由渦輪風(fēng)扇發(fā)動機的原理演變而來，只不過后者將風(fēng)扇變成了螺旋槳，而前者將風(fēng)扇變成了直升機的旋翼。除此之外，渦輪軸發(fā)動機也有自己的特點：它一般裝有自由渦輪(即不帶動壓氣機，專為輸出功率用的渦輪)，而且主要用在直升機和垂直／短距起落飛機上。
在構(gòu)造上，渦輪軸發(fā)動機也有進氣道、壓氣機、燃燒室和尾噴管等燃氣發(fā)生器基本構(gòu)造，但它一般都裝有自由渦輪，如圖所示，前面的是兩級普通渦輪，它帶動壓氣機，維持發(fā)動機工作，后面的二級是自由渦輪，燃氣在其中作功，通過傳動軸專門用來帶動直升機的旋翼旋轉(zhuǎn)，使它升空飛行。此外，從渦輪流出來的燃氣，經(jīng)過尾噴管噴出，可產(chǎn)生一定的推力，由于噴速不大，這種推力很小，如折合為功率，大約僅占總功率的十分之一左右。有時噴速過小，甚至不產(chǎn)生什么推力。為了合理地安排直升機的結(jié)構(gòu)，渦輪軸發(fā)動機的噴口，可以向上，向下或向兩側(cè)，不象渦輪噴氣發(fā)動機那樣非向后不可。這有利于直升機設(shè)計時的總體安排。
渦輪軸發(fā)動機是用于直升機的，它與旋翼配合，構(gòu)成了直升機的動力裝置。按照渦輪風(fēng)扇發(fā)動機的理論，從理論上講，旋翼的直徑愈大愈好。同樣的核心發(fā)動機，產(chǎn)生同樣的循環(huán)功率，所配合的旋翼直徑愈大，則在旋翼上所產(chǎn)生的升力愈大。事實上，由于在能量轉(zhuǎn)換過程中有損失，旋翼也不可能制成無限大，所以，旋翼的直徑是有限制的。——般說，通過旋翼的空氣流量是通過渦輪軸發(fā)動機的空氣流量的500-1000倍。
同渦輪軸發(fā)動機和直升機常用的另一種動力裝置——活塞發(fā)動機采相比，渦輪軸發(fā)動機的功率重量比要大得多，在2.5以上。而且就發(fā)動機所產(chǎn)生的功率來說，渦輪軸發(fā)動機也大得多，目前使用中的渦輪軸發(fā)動機所產(chǎn)生的功率，最高可達6000馬力甚至10000馬力，活塞發(fā)動則相差很遠。在經(jīng)濟性上，渦輪軸發(fā)動機的耗油率略高于最好的活塞式發(fā)動機，但它所用的航空煤油要比前者所用的汽油便宜，這在一定程度上得到了彌補。當(dāng)然，渦輪軸發(fā)動機也有其不足之處。它制造比較困難，制造成本也較高。特別是由于旋翼的轉(zhuǎn)速更低，它需要比渦輪螺旋槳發(fā)動機更重更大的減速齒輪系統(tǒng)，有時它的重量竟占發(fā)動機總重量一半以上。
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