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渦輪螺旋槳發動機和渦輪風扇發動機之差異探討

  • 發布日期:98-12-20
  • 資料來源:內政部空中勤務總隊

發動機可分為吸氣式發動機與火箭式發動機,但我們只要知道吸氣式發動機就好,此種發動機必須吸空氣作為燃料的氧化劑 (助燃劑) 無法在大氣層外使用,良好的航空發動機應具備:「燃料消耗量少」「相對氣流載面機小」,減少空氣阻力「運轉安全可靠」「壽命長」「維修方便」。飛行器發動機的種類依產生推力的方式不同可分為:「直接反作用力發動機」「間接反作用力發動機」依吸氣方式不同再分為:「活塞式」「燃氣渦輪式」「衝壓噴射式」「脈衝噴射式」而燃氣渦輪式又可再細分為:「螺旋槳式」「渦輪軸式」渦輪軸式發動機為直昇機發動機。

渦輪螺旋槳發動機(Turboprop Engines,)是一種通常用於飛機上的燃氣渦輪發動機(gas turbine engine)。

渦槳發動機的驅動原理大致上與使用活塞發動機作為動力來源的傳統螺旋槳飛機雷同,是以螺旋槳旋轉時所產生的力量來作為飛機前進的推進力。
其與活塞式螺槳機主要的差異點除了驅動螺旋槳中心軸的動力來源不同外,還有就是渦槳發動機的螺旋槳通常是以恆定的速率運轉,而活塞動力的螺旋槳則會依照發動機的轉速不同而有轉速高低的變化。

雖然渦槳引擎的燃燒室與渦輪噴射發動機類似,但為了自排廢氣中回收較多的動力以驅動螺旋槳,渦槳引擎的渦輪(Turbine)端之扇葉級數比較高。
相反的,由於渦輪噴射發動機主要的推進力都來自於熱氣直接排放至大氣中所產生的反作用力,因此其渦輪端的扇葉級距數越小越好,只需保持足夠的回收動力用來驅動壓縮端的扇葉即可。

事實上,渦槳發動機的效率亦高於渦輪風扇發動機,但是使用渦槳引擎的飛機速度通常較渦輪風扇發動機的飛機來的低。

原因是渦槳引擎的旁通比通常比渦輪風扇引擎來的高,但是也造成其槳葉端部分速度很高,有產生震波的可能。

另外,因渦輪轉動速度很快,使得渦輪與螺槳之間必須要有變速齒輪,來降低螺槳轉速使其葉端不要超過音速。所以使用螺槳發動機的飛機會多個變速齒輪的重量。

雖然渦輪螺旋槳發動機常用在較小型或較低速的次音速飛機上,但也有少數使用渦輪螺旋槳發動機的飛機,可以以非常接近音速的500節(約926公里/小時,或575英里/小時)的空速在空中巡航。

渦輪扇葉發動機(Turbofan Engine,亦稱渦扇發動機、渦輪扇發動機)是航空發動機的一種,由渦輪噴射發動機(Turbojet)發展而成。
與渦輪噴射比較,主要特點是其首級壓縮扇葉的面積大很多,除了作為壓縮空氣的用途之外,同時也具有螺旋槳的作用,能將部分吸入的空氣通過噴射引擎的外圍向後推。

渦輪扇葉發動機(Turbofan,或也常稱為渦扇發動機)是飛機發動機的一種,由渦輪噴射發動機(Turbojet)發展而成。與渦輪噴射比較,主要特點是首級壓縮機的面積大很多,同時被用作為空氣螺旋槳(扇),將部分吸入的空氣通過噴射引擎的外圍向後推。發動機核心部分空氣經過的部分稱為內涵道,僅有風扇空氣經過的核心機外側部分稱為外涵道。渦扇引擎最適合飛行速度400至1,000公里時使用,故此現在多數的飛機引擎都是採用渦扇作為動力來源。

渦扇引擎的旁通比(Bypass ratio)是單位時間內不經過燃燒室的空氣質量,與通過燃燒室的空氣質量的比例。旁通比為零的渦扇引擎即是渦輪噴射引擎。
早期的渦扇引擎和現代戰鬥機使用的渦扇引擎旁通比都較低。例如世界上第一款渦扇引擎,勞斯萊斯的Conway,其旁通比只有0.3。
現代多數民航機引擎的旁通比通常都在5以上。旁通比高的渦輪扇引擎耗油較少,但推力卻與渦輪噴射引擎相當,且運轉時還寧靜得多。

出處:截自維基百科  參考網址:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B8%A6%E8%BC%AA%E8%9E%BA%E6%97%8B%E6%A7%B3%E7%99%BC%E5%8B%95%E6%A9%9F及https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B8%A6%E8%BC%AA%E6%89%87%E7%99%BC%E5%8B%95%E6%A9%9F