涡轮螺旋桨发动机工作原理

涡轮螺旋桨发动机(Turboprop Engines,或根据其发动机类型而称为涡轮螺旋桨喷气发动机,并常简称为涡桨发动机)是一种通常用于飞机上的燃气涡轮发动机(gas turbine engine)。

驱动原理

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燃气涡轮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。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。事实上,涡桨发动机的效率亦高于涡轮扇发动机,但是使用涡桨引擎的飞机速度通常较涡轮扇发动机的飞机来的低。原因是涡桨引擎的涵道比通常比涡轮扇引擎来的高,但是也造成其桨叶端部分速度很高,有产生激波的可能。另外,因涡轮转动速度很快,使得涡轮与螺桨之间必须要有变速齿轮,来降低螺桨转速使其叶端不要超过音速。所以使用螺桨发动机的飞机会多个变速齿轮的重量。虽然涡轮螺旋桨发动机常用在较小型或较低速的亚音速飞机上,但也有少数使用涡轮螺旋桨发动机的飞机,可以以非常接近音速的500节(约926千米/小时,或575英里/小时)的空速在空中巡航