金投原油网（http://energy.cngold.org/）讯，燃气涡轮发动机简介：对于发动机大家一定不陌生，那么对于燃气涡轮发动机想必大家没有听过吧！接下来，小编为你们讲解一下燃气涡轮发动机。

燃气涡轮发动机(Gasturbineengine或Combustionturbineengine)或称燃气轮机，是属于热机的一种发动机。燃气轮机可以是一个广泛的称呼，基本原理大同小异，包括燃气涡轮喷气发动机等等都包含在内。

而一般所指的燃气涡轮发动机，通常是指用于船舶(以军用作战舰艇为主)、车辆(通常是体积庞大可以容纳得下燃气涡轮机的车种，例如坦克、工程车辆等)、发电机组等的。与推进用的涡轮发动机不同之处，在于其涡轮机除了要带动压缩机外，还会另外带动传动轴，传动轴再连上车辆的传动系统、船舶的螺旋桨或发电机等。

燃气涡轮发动机历史：

燃气涡轮发动机是目前应用最广泛的航空发动机，是20世纪50年代以来主要的航空动力形式，而且在可预见的未来，还没有任何其他动力形式可以完全取代它。

中国在公元十二世纪的南宋高宗年间就已有走马灯的记载，它是涡轮机(透平)的雏形。15世纪末，意大利人列奥纳多·达芬奇设计出烟气转动装置，其原理与走马灯相同。至17世纪中叶，透平原理在欧洲得到了较多应用。1791年，英国人巴伯首次描述了燃气轮机的工作过程。

1872年，德国人施托尔策设计了一台燃气轮机，并于1900～1904年进行了试验，但因始终未能脱开起动机独立运行而失败。

1905年，法国人勒梅尔和阿芒戈制成第一台能输出功的燃气轮机，但效率太低，因而未获得实用。

1920年，德国人霍尔茨瓦特制成第一台实用的燃气轮机，其效率为13%、功率为370千瓦，按等容加热循环工作，但因等容加热循环以断续爆燃的方式加热，存在许多重大缺点而被人们放弃。随着空气动力学的发展，人们掌握了压缩机机叶片中气体扩压流动的特点，解决了设计高效率轴流式压缩机的问题，因而在20世纪30年代中期出现了效率达85%的轴流式压缩机。与此同时，涡轮效率也有了提高。

在高温材料方面，出现了能承受600℃以上高温的铬镍合金钢等耐热钢，因而能采用较高的燃气初温，于是等压加热循环的燃气轮机终于得到成功的应用。

1939年，在瑞士制成了四兆瓦发电用燃气轮机，效率达18%。同年，在德国制造的喷气式飞机试飞成功，从此燃气轮机进入了实用阶段，并开始迅速发展。随着高温材料的不断进展，以及涡轮采用冷却叶片并不断提高冷却效果，燃气初温逐步提高，使燃气轮机效率不断提高。

单机功率也不断增大，在70年代中期出现了数种100兆瓦级的燃气轮机，最高能达到130兆瓦。1941年瑞士制造的第一辆燃气轮机机车通过了试验。

1947年，英国制造的第一艘装备燃气轮机的舰艇下水，它以1.86兆瓦的燃气轮机作加力动力；1950年，英国制成第一辆燃气轮机汽车。此后，燃气轮机在更多的部门中获得应用。

燃气涡轮发动机基本原理：

压气机的功用压气机的功用是对气流做功，以提高气流的压力。一般燃气轮机的压气机通常有轴流式和离心式两种电脑模拟。轴流式压缩机会有许多的叶片，形状类似螺旋桨叶片，但是分为“静子”(stator)与“转子”(rotor)两种。

转子就像螺旋桨一般地旋转，在旋转的过程中将对气流加功，增大气流总压P*和总温T*，这时气流的压力和温度就会提高。静子的功用是将因为转子的作用而产生旋转的气流导引回轴向，以正确的角度进入下一组转子，减小气流绝对速度C1。通常是一组转子和一组静子交互配置，而一组转子和静子就称为一级。

离心式压缩机则是利用叶轮旋转时产生的离心力将气流向外推向机匣，而产生加压的效果。一级的离心式压缩机就能有数级轴流式压缩机的压缩比，对于较小型的燃气轮机来就是不错的选择，但是由于气流是向外辐射，必须以大幅弯曲的通道折回内部，故能量的耗损也较大，效率低。

增压比是压气机的主要性能指标，指的是气流总压在加压后与加压前的比，通常增压比较高的燃气轮机，效率也较高，但是气流在压缩过程中温度会上升，考虑到涡轮所能承受的温度有一定的限度，压缩比太高反而不好。

理想的压缩过程应该是等熵绝能过程，但是实际上压缩后的气流的温度和熵都会大于理想值，压力则低于理想值，而压缩机的效率则定义为。

公式其中ηc代表压缩机效率，h1代表气流进入压缩机之前的焓，h2i代表理想状况下气流离开压缩机时的焓，h2a代表实际状况下气流离开压缩机时的焓。依据热力学定律，压缩机效率不可能大于1。

燃气涡轮发动机分类和组成：

航燃气涡轮喷射机引擎的图示。空燃气涡轮喷气发动机主要由进气道(Intake)、压气机(compressor)、燃烧室(combustionchamber)、涡轮(turbine)、喷管(Exhaust)等部分构成。新鲜空气由进气道进入燃气轮机后，首先由压气机加压成高压气体，接着由喷油嘴喷出燃油与空气混合后在燃烧室进行燃烧成为高温高压燃气，然后进入涡轮段推动涡轮，将燃气的焓和动能转换成机械能输出，最后的废气由尾喷管排出。

而由涡轮输出的机械能中，一部分会用来驱动压气机，另一部分则经由传动轴输出(涡轮轴发动机)，用以驱动我们希望驱动的机构如发电机、传动系统或飞行器螺旋桨等。

燃气涡轮发动机运用：

喷气发动机

微型燃气涡轮中大型飞机几乎都使用涡轮发动机做为动力来源，因其体积较小而输出动力大，更重要的是没有螺旋桨在高速时所会遭遇到的音障问题，因此也是一般超音速飞机的唯一选择(只有少数机型会使用冲压式喷气发动机或火箭)。由于是使用于直接推进，以喷出高温废气的反作用力产生推进力，因此在设计上会尽量缩小涡轮段的能量转换及损耗，只输出驱动压缩机及发电机等附件所需的功。

辅助动力单元

大型飞机上除了主引擎外，通常还会装设一具小型的燃气轮机，即称为辅助动力系统(auxiliarypowerunit，APU)，用以在主引擎尚未启动时提供液压、发电、空调等的动力需求，也可以用来启动主引擎。飞机上的APU通常是不具推进力的，而某些船舰也有称为副推进单元(auxiliarypropulsionunit)的装置，但这种APU是为了在无法使用主轮机时用做备用轮机推供推进力的。

微型燃气涡轮引擎

燃气涡轮发动机微型燃气涡轮也可以称为：交流涡轮MicroTurbine(该名称已经被顶石涡轮公司注册商用)Turbogenerator(该名称已经被霍尼韦尔电力公司注册商用)。

燃气涡轮发动机研究机构：

中国燃气涡轮研究院是以先进航空动力技术预先研究、产品研制开发和整机鉴定试验为主业的航空科研事业单位，隶属于中国航空工业第一集团公司。

始建于1965年4月，列为研究所建制，1998年4月，改为研究院建制。该院院部坐落在四川省成都市新都区，试验基地位于唐代伟大诗人李白的故里——四川省江油市境内，环境优美、气候宜人。新都院区主要从事设计工作；江油院区中松花岭地区主要承担零、部件试验和高空模拟试验等工作。

该院拥有比较完整配套的整机试验设备——大型连续气源航空发动机高空模拟试车台，以及大、中型零部件试验设备共37台(套)，并配有较高精度的数据采集、记录、处理系统，其中1/3的试验设备属于国内领先水平，可以与西方国家同类设备媲美；被誉为“亚洲第一台”的高空模拟车台，达到了世界同类设备先进水平；40年来，已取得各种科技成果1300余项，其中国家级、省部级成果138项，国家科技进步特等奖1项，国家级成果奖20项。

全院现有职工2200余人，其中专业技术人员1200多人，中国工程院士、国家级和省部级知名专家20多人，研究员和高级工程师210余名。全院已初步形成了一支学科齐全、专业配套、结构合理、充满生机与活力的航空高科技队伍。该院以追求航空发动机设计、试验、测试技术研究能力和水平在行业内领先为理念；以担纲开发拥有自主知识产权的叶轮机械产品为己任；以创建国内一流、国际知名的学习型、创新型、和谐型研究院为目标。

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