渦軸發動機在工作和結構上與渦輪螺旋槳發動機相似。都是從渦扇發動機的原理演變而來，只是后者把風扇變成了螺旋槳，而前者把風扇變成了直升機旋翼。此外，渦軸發動機也有自己的特點：它通常配備有一個自由渦輪（即設計用于輸出功率而不驅動壓縮機的渦輪機），主要用于直升機和垂直/短距起落飛機上。

渦輪軸發動機類似于渦輪螺旋槳發動機，曾被歸為同一類。它們都是由渦輪噴氣發動機演變而來的渦槳發動機驅動螺旋槳，而渦軸發動機驅動直升機的旋翼軸，以獲得升力和氣動控制力。當然，渦軸發動機也有自己的特點：通常帶有自由渦輪，而其他形式的渦輪噴氣發動機一般沒有自由渦輪。

渦輪軸發動機結構

渦軸發動機具有渦噴發動機的大部分特征，也有進氣道、壓氣機、燃燒室和噴嘴等基本部件。其獨特的自由渦輪位于燃燒室后面，高能氣體通過傳動軸對自由渦輪做功、減速器帶動直升機的旋翼旋轉，從而實現起飛和飛行。與其他渦輪機不同，自由渦輪機不驅動壓縮機，但它專用于輸出功率，類似于蒸汽渦輪機。做功后排出的氣體通過尾噴管噴出，能量不大，產生的推力很小，只占總推力的十分之一左右。因此，為了滿足直升機機身結構的需要，渦軸發動機的噴管可以靈活布置，可以向上向下或側向布置，但不一定向后。盡管驅動壓氣機的燃氣發生器渦輪和自由渦輪在渦輪軸發動機中沒有機械連接，但它們在氣動上是密切相關的。對于這兩種渦輪，燃氣熱能的分配需要隨著飛行條件的變化進行適當的調整，以獲得發動機性能和直升機旋翼性能的最佳組合。

按照渦扇發動機的理論，渦軸發動機驅動的轉子直徑越大越好。因為同樣的核心發動機，旋翼直徑越大，旋翼上產生的升力越大。但是能量轉換過程總是有損耗的，轉子可以 因為材質的原因不能太大，所以轉子的直徑是有限的。在目前的水平下，旋翼驅動的氣流一般是渦軸發動機的500到1000倍。

直升機唐 t飛得沒有固定翼飛機快，最大水平飛行速度通常是350公里/小時或更少，因此渦軸發動機的進氣道設計也更加靈活。通常來說，入流通道設計成收斂的形狀，當氣流收斂時帶動氣流加速，使流場更加均勻。進氣唇口為流線型，適合亞音速流線要求，避免氣流分離，保證壓氣機穩定運行。另外，由于直升機緊貼地面飛行，一般需要去除進氣中的雜質，通常還有顆粒分離器。顆粒分離器可以與空氣入口一體設計。分離器被設計成某種螺旋形狀利用慣性力場，進氣中的沙粒由于質量大，在轉彎處獲得較大的慣性力，被甩出主氣流，通過分流器排出進氣道。

雖然渦軸發動機的排氣能量不高，但仍然是敵方紅外探測設備相當客觀的目標。發動機排氣是直升機的主要熱輻射源之一。戰斗直升機必須降低自身熱輻射強度，采用紅外壓制技術。一方面要盡量降低發動機外露熱部件的表面溫度，更重要的是將外界的冷空氣引入并混合到高溫的室外空氣熱流中，從而降低溫度，稀釋二氧化氯的濃度，降低紅外特性。先進的紅外抑制技術通常會把排氣裝置、冷卻風道和發動機的安裝位置已完成、有效的系統設計和制造。

壓縮機有軸流式和離心式兩種。軸流式壓縮機，小面積、流量大；離心式結構簡單、工作較穩定。渦軸發動機從純軸流起步，發展到單級離心、從雙級離心壓縮機到軸流壓縮機和離心壓縮機的組合式壓縮機經歷了許多變化。目前渦軸發動機一般采用由幾級軸流和一級離心組成的組合壓氣機，兼有兩者的優點。國產渦軸-6、渦軸-發動機是由一級軸流和一級離心組成的組合式壓氣機；黑鷹”直升機上的T700發動機采用5級軸流和1級離心壓氣機。壓縮機部件主要包括進氣導流板、壓氣機轉子、壓縮機定子和防喘振裝置等。壓縮機轉子是一個高速旋轉的組件軸流式轉子的葉片圍繞工作葉輪呈葉柵狀排列，而離心式轉子 的葉片呈放射狀鑄造在葉輪外部。壓縮機定子由壓縮機外殼和靜葉片組成。當轉子旋轉時，空氣被轉子葉片迫使向后流動，這不僅加速了空氣，而且壓縮了空氣轉子葉片后面的氣壓大于前面的氣壓。離開轉子葉片后，氣流進入起擴散器作用的定子葉片。在定子葉片的通道中，空氣速度降低、當壓力上升時，它被進一步壓縮。一個轉子加上一個定子稱為第一級。為了測量通過壓縮機的空氣壓縮程度，通常使用壓縮后的壓力與壓縮前的壓力之比，即壓力增加比。

在結構上，渦輪軸發動機也有進氣口、壓氣機、燃燒室排氣噴嘴和其它氣體發生器基本上已建成，但一般都裝有自由渦輪如圖，前面是兩級普通渦輪，驅動壓氣機，保持發動機工作，后面第二級是自由渦輪，氣體在其中做功，專門用來通過傳動軸帶動直升機的旋翼旋轉，使其飛行。另外，渦輪流出的氣體通過尾噴管噴出時，可以產生一定的推力由于噴射速度低，這個推力很小，如果換算成功率，大約只有總功率的十分之一。有時噴射速度太小，甚至產生不了推力。為了合理安排直升機的結構，渦軸發動機的噴管可以向上向下或側向，不像渦噴發動機必須向后。這有利于直升機設計的總體安排。

渦軸發動機用于直升機，它與旋翼共同構成直升機的動力裝置。按照渦扇發動機的理論，理論上來說，轉子的直徑越大越好。同樣的核心發動機產生同樣的循環功率，旋翼直徑越大，旋翼上產生的升力越大。實際上，由于能量轉換過程中的損耗，轉子不可能做成無限大，所以轉子的直徑是有限的。——，通過轉子的空氣流量是通過渦輪軸發動機的空氣流量的500-1000倍。

在帶壓氣機的渦輪發動機類型中，渦軸發動機出現較晚，但它已用于直升機和垂直/短距起落飛機已被廣泛使用。

渦輪軸發動機于1951年12月安裝在直升機上，進行了首次飛行。當時是渦槳發動機，沒有自己的系統。以后，隨著直升機在軍事和國民經濟中的應用越來越多，渦軸發動機獲得了獨立的地位。

1.發動機功率

作為渦軸發動機，內部減速器通常被視為其一部分，所以發動機功率是指通過內部減速器輸出的功率。對于一些大型渦軸發動機，作為一個部件，發動機不包括內部減速器。所指的功率是渦輪軸的輸出功率。作為性能指標，一般指最大起飛功率。像渦輪噴氣發動機的推力一樣，動力可以 不能反映發動機的質量。但必須注意的是，只要在用的現有發動機還有改裝價值，提高最大起飛功率往往是某型號改進和改裝的一個方面。這樣就可以在不花費太多財力物力的情況下，提高飛機的性能，拓展應用領域或者提高飛機的性能。

2.功率重量比

對于大型渦軸發動機，如果功率是7000kw，這個指標可以達到7kw/Kg以上，而且小，比如功率200kw，只有3kw/kg左右。但必須指出的是，前者沒有內變徑管，而后者包括內變徑管。所以在評價這個性能指標的時候，這一點一定要注意。一般來說，大的和小的不應該放在一起比較來評價其質量。

3.單位燃油消耗率

在最大起飛功率下，大型渦軸發動機可以達到0.270kg/kw*h左右，小的大概0.400kg/kw*h左右