渦輪螺旋槳發動機的應用

圖6-11 、中國民航的“子爵號”旅客機

由于渦輪螺旋槳發動機在中、低速飛行（飛行速度低于600~800公里/小時）和起飛時具有良好的工作特性，上世紀50、60年代曾廣泛用作旅客機、運輸機的動力，例如曾經作為中國民航旅客機的“子爵號”、伊爾-18、運-7等，均采用了渦輪螺旋槳發動機；美國的C-130、C-133B，前蘇聯的安-12、安-22等運輸機，圖-114旅客機，圖-95轟炸機也采用了渦輪螺旋槳發動機。

圖6-12、中國民航的伊爾-18旅客機

“子爵號”四發旅客機（圖6-11）的初始型號研制工作始于二次世界大戰結束前，是第一種采用渦輪螺旋槳發動機作為動力的旅客機，在上世紀50年代經過幾個型號的改進最終發展成800型，其載客量己由50年代初的的32人增加到71人，發動機功率也由初始的RDa.1 MK501型的738千瓦增加到后來的RDa.7MK525型的1566千瓦，為20世紀50年代用得最多的渦輪螺旋槳發動機旅客機之一，共生產了444架。

子爵號所用的發動機為“達特”渦輪螺旋槳發動機，上世紀60年代初我國首次打破西方國家貿易壁壘購進的現代航空產品就是該型飛機，圖6-11為停在首都機場的中國民航的“子爵號”旅客機。

伊爾-18（圖6-12）是用于中國民航的又一型以渦輪螺旋槳發動機為動力的四發旅客機。該機由前蘇聯伊留申設計局于1955年開始設計，1959年4月投入航線使用，其載重量比英國“子爵號”大一倍，裝有4臺每臺功率為2980千瓦的阿伊-20渦輪螺旋槳發動機。

圖6-13 我國自行研制的四發渦輪螺旋槳式中型、中程多用途運輸機—運八運輸機

圖6-13是我國自行研制的裝有四臺渦輪螺旋槳發動機的中型、中程多用途運八運輸機。該機研制工作始于1969年，1974年底首飛成功，已用于我國空軍、民航及郵政航空，而且還出口到斯里蘭卡等國。

運八運輸機裝有我國自行研制的、功率為3125千瓦的渦槳六渦輪螺旋槳發動機，飛機起飛總重為61噸，有效載重為20噸，最大平飛速度為662公里/小時，最大航程為5615公里。

圖6-14為用于運八運輸機的渦槳六渦輪螺旋槳發動機縱剖面圖，圖中可看出發動機各部件的設計概況。該發動機研制工作始于1969年8月，1976年完成設計定型，隨后，裝有四臺渦槳六發動機的運八運輸機交付部隊使用。

渦槳六發動機由九級軸流式壓氣機、環形燃燒室、三級渦輪、減速器、進、排氣道等組成，三級渦輪既驅動壓氣機，又通過減速器驅動螺旋槳，因此發動機成為定軸式渦輪螺旋槳發動機。

發動機增壓比為7.5，渦輪前燃氣溫度為1060℃，起飛功率為3125千瓦，在世界眾多發動機中屬于中等功率的渦輪螺旋槳發動機。

我國還生產渦槳五（WJ5）渦輪螺旋槳發動機，其結構基本同于渦槳六，只是尺寸小些，它有WJ5、WJ5A、WJ5B、WJ5A1及WJ5E五個型號，起飛功率分別為：1875、2317、2074、2133、2133千瓦。

圖6-14、渦槳六

其中WJ5A用于海軍的水轟五型水上轟炸機，其它幾型均用于國產的運七支線客機上。圖6-15為我國研制的水轟五型大型遠程水上巡邏反潛轟炸機，它的機身下部作成船底形，便于在水上航行。

隨著渦輪風扇發動機的出現，干線客機、大型運輸機已毫無例外地采用了渦輪風扇發動機，因此，上世紀70年代以后，各國均不再研制大功率的渦輪螺旋槳發動機。但是，前述的C-130、C-133B、安-12、安-22等以渦輪螺旋槳發動機為動力的運輸機還將使用一段時間。

由于渦輪螺旋槳發動機在亞聲速、短航線內的經濟性好，采購和維修費用低，噪聲也能滿足要求，因而在一些小型支線客機、小型運輸機、專用飛機（如農、林業，消防等）中仍然被采用。

上世紀80、90年代，歐洲八國（英、德、法、意、西、比、土、盧森堡）籌劃共同進行稱為“未來大型運輸機（FLA）”的計劃，2000年將FLA命名為A340M。預計2005年A340M將進行首飛,2006年底交付使用。圖6-16為設計中的A400M新一代運輸機外形圖。

A400M運輸機的設計目標十分明確，不僅要求突出的低速飛行性能，而且要求作戰航程大、巡航速度高，以滿足戰術飛行和空投需要，從而適合于迅速、靈活地部署人員及裝備。

在權衡了飛機性能和發動機經濟性的基礎上，A400M運輸機采用了由4臺渦輪螺槳發動機和8片式槳葉的螺旋槳組成的高效率的推進方案。這是渦輪螺旋槳發動機在沉寂近三十多后再次復出，當然，其性能也較老一代渦輪螺旋槳發動機有了較大提高。

A400M的主要技術數據為：翼展42.4米，機長42.2米， 機高14.7米，貨艙長17.7米，貨艙高3.85米，貨艙容積356立方米，空重66.5噸，最大起飛總重130噸，最大載重37噸，最大載重航程3500公里，轉場航程9058公里，最大起飛滑跑距離610米，最大著陸滑跑距離300米，巡航速度780公里/小時，最大飛行馬赫數0.72，最大使用高度11300米。

圖4-16、歐洲八國聯合發展的A400M新型運輸機

A400M選用了由英國羅·羅公司與法國SNECMA公司合作設計的TP400渦輪螺旋槳發動機（圖6-17）。TP400的起飛功率為8950千瓦（12176馬力），屬于當今最大的渦輪螺旋槳發動機之列。

在此之前的近半個世紀中，世界上功率最大的渦輪螺旋槳發動機僅有前蘇聯用于圖-95遠程轟炸機、圖-114旅客機的NK-12M定軸式渦輪螺旋槳發動機，該發動機的功率為8950～11033千瓦（12176～15010馬力）。

TP400采用三軸設計，與一般渦輪螺旋槳發動機相比，增加了一個中壓壓氣機，與候選的另一型發動機方案相比，有更大的增程潛力、更高的燃油效率和可靠性。

TP400以法國新一代戰斗機“陣風”用的M88發動機的核心機為基礎，采用羅·羅德國公司的BR700－TP方案的進氣口、減速齒輪箱和三級低壓渦輪以及民用“遄達”700渦扇發動機（用于A330大型雙發旅客機）的縮小比例的五級低壓壓氣機、中壓渦輪。

總體看來，采用單元體設計的TP400渦槳發動機是一種低風險和低成本的設計方案。

圖6-17、用于A400M新型運輸機的TP400渦輪螺旋槳發動機

2001年中，意大利菲亞特航空公司、西班牙ITP公司、德國MTU航空發動機公司、羅·羅德國公司、法國斯奈克瑪公司和比利時航宇技術公司等歐洲6家公司，簽署一項協議，將組成航空發動機聯合企業（APA），合作研制和生產TP400渦槳發動機，并為這種發動機提供保障。該發動機用的螺旋槳為單排八葉，槳葉帶后掠呈馬刀形，槳葉直徑為5.18米。

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