涡轮轴发动机是航空燃气涡轮发动机中的一种。在核心机或燃气发生器后，加装一套涡轮（1级或多级），燃气在这后一涡轮（一般称为动力涡轮或低压涡轮）中膨胀，驱动它高速旋转并发出一定功率，动力涡轮的前轴（称动力轴）穿过核心机转子，通过压气机前的减速器减速后由输出轴输出功率，就组成了涡轮轴发动机（图7-1）。
图7-2、后输出轴的自由涡轮式涡轮轴发动机
涡轮轴发动机中，燃气发生器产生的可用能量基本全被动力涡轮吸收并从动力轴输出，通过直升机上的主减速器减速后驱动直升机的旋翼和尾桨；由尾喷管中喷射出的燃气的温度和速度极低，基本上不产生推力。
图7-3、定轴式涡轮轴发动机简图
大多数的涡轮轴发动机，动力涡轮与核心机的涡轮是分开的，且以不同的转速工作。由于动力涡轮与核心机没有机械地连成一体，因此也称它为自由涡轮，图7-1所示的简图，即为这种类型的涡轮轴发动机。
在有的涡轮轴发动机中，动力涡轮不是通过前轴穿过燃气发生器向前输出功率，而是由涡轮转子的后轴向后输出功率。国产直九直升机用涡轴8发动机自由涡轮即是向后输出功率的，其结构示意图见7-2。
少数的涡轮轴发动机，将动力涡轮与核心机的涡轮机械地连接在一起，成为定轴式或单轴式涡轮轴发动机(图7-3)。
一般，一架直升机上装有1～3台发动机。由于直升机旋翼的转速极低，约为100转/分，而涡轮轴发动机涡轮轴的转速极高，一般为10000～40000转/分甚至更高（发动机功率越小、输出轴的转速越高）。
因此，在直升机上设有一主减速器，将2台或3台发动机的功率输出轴水平地输入减速器，经减速后旋翼轴垂直向上地驱动旋翼。
一般，发动机距主减速有一段距离，需通过功率输出轴将发动机的功率传至主减速器。
为了不使主减速器的减速比太大，增加主减速器的复杂性与重量，一般（除功率高达4000～5000马力以外）不能将涡轮轴直接与主减速器连接，而需在涡轮轴发动机的压气机前装一减速器，先将涡轮轴的转速减速后再通过“功率输出轴”将功率输至主减速器，此减速器称为涡轮轴发动机的“体内减速器”。
另外，功率输出轴的转速不能太小也不能太大，太小，功率输出轴的直径将会很大，使重量加大（传动功率一定时，轴的转速低则轴径大，反之转速高则轴径小）；
太大，虽然输出轴直径可以小，但却使直升机主减速器结构变得复杂、重量大，且输出轴的转子动力学问题难以解决。现有的涡轮轴发动机中，大多数的功率输出轴转速为6000转/分，少部分为8000转/分。
图7-4、 “云雀”Ⅲ轻型单发直升机—20世纪50年代中期出现的、以涡轮轴发动机为动力的直升机的先驱
图7-4示出了一种用老式的、用涡轮轴发动机作动力的单发轻型直升机的照片，当时发动机直接暴露在机身上，可以看出直升机上的发动机、主减速器（照片上未显示出来）、旋桨及尾桨等。
涡轮轴发动机分类
涡轮轴发动机按有无自由涡轮，分为定轴式涡轮轴发动机和自由涡轮式涡轮轴发动机两类。
定轴式涡轮轴发动机
定轴式涡轮轴发动机（图7-3），也称为固定涡轮式涡轮轴发动机，其涡轮既驱动压气机又驱动功率输出轴。
定轴式涡轮轴发动机的涡轮产生的功率远大于压气机所需的功率，通过减速器将其剩余的功率输出，用于带动直升机旋翼和尾桨。
由于其功率输出轴与核心机为机械连接，因此具有功率传送方便，结构简单，操纵调节简单等优点。但也存在着起动性能差（起动加速慢），加速性不好，功率输出轴转速高而需要大的减速器等缺点。
自由涡轮式涡轮轴发动机
自由涡轮式涡轮轴发动机（图7-1）由燃气发生器和自由涡轮组成。产生输出功率的自由涡轮安装在发动机功率输出轴上，此轴与核心机转子无机械联系，它们之间仅有气动联系。
由于自由涡轮是输出轴功率的，因此又称自由涡轮为动力涡轮。自由涡轮式涡轮轴发动机与定轴式涡轮轴发动机相比，起动性能好，工作稳定，加速性能较好，调节性能和经济性好。但其结构比较复杂。
大部分涡轮轴发动机为自由涡轮式涡轮轴发动机，定轴式涡轮轴发动机仅用于一些功率较小的发动机中。返回搜狐，查看更多