涡轮风扇发动机

一种涡轮风机，也称为旁路发动机、双流喷气发动机、双流涡轮喷气发动机 (ZTL) 或风扇发动机 。涡轮风扇 ，是一种喷气发动机，其中外部气流包围内部“核心气流”。

实际的热力循环（压缩空气、加热（燃烧燃料）、膨胀和提供能量）发生在核心流中。在现代发动机中，旁通流通常提供大部分推力，通常超过 80%，具体取决于旁通比。

因此，核心发动机有时主要被认为是风扇的驱动器，因此也是旁路流的驱动器。因此，它有时被称为以风扇为动力的涡轮机的“热气发生器”。与具有相同推力的单流喷气发动机相比，旁路流导致射流速度（排出的排气射流）降低，从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，现在几乎所有的喷气动力民用飞机都配备了涡轮风拍发动机。

空气在涡轮风片发动机的入口被吸入。第 一个大叶轮加速外部区域的空气（旁路气流）。旁路绕过发动机的其余部分并在后部弹出 - 它在出口处增加的速度提供了大部分推力。在第 一个大叶轮的内部区域（核心气流），空气被压缩，因此（相对于发动机）稍微减速。核心气流被导入“实际发动机”，即燃气轮机，热力循环在此处产生驱动能量。

为此，首先在风扇之后安装（轴流式）压缩机，进一步压缩核心气流。压缩机来到燃烧室之后。在这里，燃料被喷射到压缩空气中燃烧，为推进提供能量：温度大 大升高，体积和压力的理论增加导致核心流的强烈加速（强到超过燃烧的压力燃烧室甚至略有减小；燃烧室朝向出口并没有变得明显变大，直接体积最多仅略微增加）。

在燃烧室之后，核心流被引导通过涡轮机。 这会将燃烧室中提供的部分能量转化为机械能，从而驱动压缩机和风扇（通过向前的轴）。

核心流中剩余的能量（压力、流速）通过位于发动机末端的推力喷管转化为推力。在今天的民用涡轮风机发动机中，与风扇产生的旁路气流的推力相比，来自核心发动机的推力很小。

由于从风扇的角度来看，核心发动机的主要目的是为其涡轮级产生热的高压（废气）气体，因此核心发动机有时也被称为“（热）气体发生器”。

风扇有时也被称为鼓风机，很少被称为风扇。它通常位于压缩机的前面，在极少数情况下，例如通用电气的CJ805-23和通用电气的CF700，风扇位于核心发动机的后面。这种布置称为尾部风扇。普通涡轮风机的风扇有吸入大量空气并加速的任务；如果它在压缩机前面，则通往核心发动机的区域可能已经设计得更多用于压缩而不是加速。

在大多数发动机中，风扇被认为是（低压）压缩机（其“第 一级”）的一部分，特别是如果它已经为“实际”压缩机提供了显着压缩。风扇后，气流一分为二

• 进入核心发动机（燃气轮机）（带有“实际”压缩机、燃烧室和涡轮机）的内部气流（核心气流、初级气流）
• 外部气流（旁路气流、二次气流），从外部引导经过核心发动机。

风扇的作用类似于涵道螺旋桨，在现代商用发动机中产生大约 80% 的推进力。总的来说，与核心发动机尺寸相同的单流喷气发动机相比，使用涡轮风机从通过涡轮的初级气流中提取更多的能量，因为风扇必须用这种能量驱动。

旁通比是涡轮风片发动机的特征。它是旁路气流中的空气量与通过Ga的空气量之比涡轮流。在 PW1000G 上，民用飞机中的现代涡轮风机发动机具有 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产生总推力。Kuznezow NK-93 展示了一种极端的设计，其中一个螺旋桨涡轮作用于两个反向旋转的封装螺旋桨。这里实现了 16.6 的旁通比。

压缩机也常被称为压缩器。

由于风扇直径通常较大，风扇无法再通过单轴连接到压缩机和涡轮机：压缩机和涡轮机通常在高速下工作，此时风扇的叶尖会达到过高的速度。因此，为了能够以不同的速度运行核心发动机和风扇，使用了一个升压变速箱或两到三个轴。在没有齿轮的多轴发动机中，没有轴之间的机械联轴器；每个轴仅由“它的”涡轮级驱动。

多轴系统通过同轴轴布置实现：外部空心主轴（高压轴），较细但较长的次级（低压）轴在内部运行。

除了不同的速度之外，（同轴轴或带齿轮的涡轮风扇的）相反的旋转方向也是可能的。如果有多个轴，则通过安装在一根轴上的压气机叶片和涡轮级的相反攻角来实现不同的旋转方向。对于带齿轮的涡轮风扇，不同的旋转方向是通过变速箱实现的。

三轴系统适用于某些涡轮风扇发动机，例如劳斯莱斯遄达系列发动机。这使得能够进一步细分压缩机和涡轮级，其优点是能够以更好地适应其最佳运行点的速度运行各个部件；此外，由于各个轴系统的质量较低，加速性能得到改善。

使用涡轮风扇发动机，可以在 600 至 850 公里/小时的速度下实现高气流，同时降低油耗，从而降低成本。二次流中的空气在热废气和环境空气之间形成缓冲层，从而减少排气射流的噪音排放。

双流发动机如今几乎完全被使用，因为它们比单流发动机提供更高的效率和更高的安全性。 旁路比因用途而异。 对于高达超音速范围的高速。

齿轮传动涡扇发动机是在低压轴和风扇（轴）之间装有减速齿轮（约3：1至4：1）的涡扇发动机。由于风扇的转速可以降低，而低压涡轮/压缩机的转速可以提高，因此两个部件都可以在各自的最佳转速范围内工作。这显着降低了油耗和噪音水平。以前的齿轮传动涡轮风扇发动机是两轴或三轴的。

齿轮箱的额外质量被高速低压涡轮的质量减轻所抵消，因此带齿轮的涡轮风扇不必更重。