渦輪風扇發動機

一種渦輪風機，也稱為旁路發動機、雙流噴氣發動機、雙流渦輪噴氣發動機 (ZTL) 或風扇發動機 。渦輪風扇 ，是一種噴氣發動機，其中外部氣流包圍內部“核心氣流”。

實際的熱力循環（壓縮空氣、加熱（燃燒燃料）、膨脹和提供能量）發生在核心流中。在現代發動機中，旁通流通常提供大部分推力，通常超過 80%，具體取決于旁通比。

因此，核心發動機有時主要被認為是風扇的驅動器，因此也是旁路流的驅動器。因此，它有時被稱為以風扇為動力的渦輪機的“熱氣發生器”。與具有相同推力的單流噴氣發動機相比，旁路流導致射流速度（排出的排氣射流）降低，從而降低燃料消耗和噪音排放。

由于旁流的效率提高和降噪作用，現在幾乎所有的噴氣動力民用飛機都配備了渦輪風拍發動機。

空氣在渦輪風片發動機的入口被吸入。第 一個大葉輪加速外部區域的空氣（旁路氣流）。旁路繞過發動機的其余部分并在后部彈出 - 它在出口處增加的速度提供了大部分推力。在第 一個大葉輪的內部區域（核心氣流），空氣被壓縮，因此（相對于發動機）稍微減速。核心氣流被導入“實際發動機”，即燃氣輪機，熱力循環在此處產生驅動能量。

為此，首先在風扇之后安裝（軸流式）壓縮機，進一步壓縮核心氣流。壓縮機來到燃燒室之后。在這里，燃料被噴射到壓縮空氣中燃燒，為推進提供能量：溫度大 大升高，體積和壓力的理論增加導致核心流的強烈加速（強到超過燃燒的壓力燃燒室甚至略有減小；燃燒室朝向出口并沒有變得明顯變大，直接體積最多僅略微增加）。

在燃燒室之后，核心流被引導通過渦輪機。 這會將燃燒室中提供的部分能量轉化為機械能，從而驅動壓縮機和風扇（通過向前的軸）。

核心流中剩余的能量（壓力、流速）通過位于發動機末端的推力噴管轉化為推力。在今天的民用渦輪風機發動機中，與風扇產生的旁路氣流的推力相比，來自核心發動機的推力很小。

由于從風扇的角度來看，核心發動機的主要目的是為其渦輪級產生熱的高壓（廢氣）氣體，因此核心發動機有時也被稱為“（熱）氣體發生器”。

風扇有時也被稱為鼓風機，很少被稱為風扇。它通常位于壓縮機的前面，在極少數情況下，例如通用電氣的CJ805-23和通用電氣的CF700，風扇位于核心發動機的后面。這種布置稱為尾部風扇。普通渦輪風機的風扇有吸入大量空氣并加速的任務；如果它在壓縮機前面，則通往核心發動機的區域可能已經設計得更多用于壓縮而不是加速。

在大多數發動機中，風扇被認為是（低壓）壓縮機（其“第 一級”）的一部分，特別是如果它已經為“實際”壓縮機提供了顯著壓縮。風扇后，氣流一分為二

• 進入核心發動機（燃氣輪機）（帶有“實際”壓縮機、燃燒室和渦輪機）的內部氣流（核心氣流、初級氣流）
• 外部氣流（旁路氣流、二次氣流），從外部引導經過核心發動機。

風扇的作用類似于涵道螺旋槳，在現代商用發動機中產生大約 80% 的推進力。總的來說，與核心發動機尺寸相同的單流噴氣發動機相比，使用渦輪風機從通過渦輪的初級氣流中提取更多的能量，因為風扇必須用這種能量驅動。

旁通比是渦輪風片發動機的特征。它是旁路氣流中的空氣量與通過Ga的空氣量之比渦輪流。在 PW1000G 上，民用飛機中的現代渦輪風機發動機具有 4（80% 旁路，20% 核心流量）至 12（92% 旁路，8% 核心流量）的涵道比。二次流和一次流一起產生總推力。Kuznezow NK-93 展示了一種極端的設計，其中一個螺旋槳渦輪作用于兩個反向旋轉的封裝螺旋槳。這里實現了 16.6 的旁通比。

壓縮機也常被稱為壓縮器。

由于風扇直徑通常較大，風扇無法再通過單軸連接到壓縮機和渦輪機：壓縮機和渦輪機通常在高速下工作，此時風扇的葉尖會達到過高的速度。因此，為了能夠以不同的速度運行核心發動機和風扇，使用了一個升壓變速箱或兩到三個軸。在沒有齒輪的多軸發動機中，沒有軸之間的機械聯軸器；每個軸僅由“它的”渦輪級驅動。

多軸系統通過同軸軸布置實現：外部空心主軸（高壓軸），較細但較長的次級（低壓）軸在內部運行。

除了不同的速度之外，（同軸軸或帶齒輪的渦輪風扇的）相反的旋轉方向也是可能的。如果有多個軸，則通過安裝在一根軸上的壓氣機葉片和渦輪級的相反攻角來實現不同的旋轉方向。對于帶齒輪的渦輪風扇，不同的旋轉方向是通過變速箱實現的。

三軸系統適用于某些渦輪風扇發動機，例如勞斯萊斯遄達系列發動機。這使得能夠進一步細分壓縮機和渦輪級，其優點是能夠以更好地適應其最佳運行點的速度運行各個部件；此外，由于各個軸系統的質量較低，加速性能得到改善。

使用渦輪風扇發動機，可以在 600 至 850 公里/小時的速度下實現高氣流，同時降低油耗，從而降低成本。二次流中的空氣在熱廢氣和環境空氣之間形成緩沖層，從而減少排氣射流的噪音排放。

雙流發動機如今幾乎完全被使用，因為它們比單流發動機提供更高的效率和更高的安全性。 旁路比因用途而異。 對于高達超音速范圍的高速。

齒輪傳動渦扇發動機是在低壓軸和風扇（軸）之間裝有減速齒輪（約3：1至4：1）的渦扇發動機。由于風扇的轉速可以降低，而低壓渦輪/壓縮機的轉速可以提高，因此兩個部件都可以在各自的最佳轉速范圍內工作。這顯著降低了油耗和噪音水平。以前的齒輪傳動渦輪風扇發動機是兩軸或三軸的。

齒輪箱的額外質量被高速低壓渦輪的質量減輕所抵消，因此帶齒輪的渦輪風扇不必更重。