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燃气轮机
文明引擎连续流动的内燃式动力机械
动力机械发动机航空
黑科技级：理论简单但实现难度极高，一旦成功将开启工业时代。
适用时代
近代
难度
极难
风险等级
高
制作周期
数月
前置条件
压气机、燃烧室、涡轮、轴系、高温材料
原理
燃气轮机为布雷顿循环：等熵压缩、等压加热、等熵膨胀、等压放热。压气机将空气压缩到高压，燃烧室喷油燃烧使温度升高，燃气在涡轮中膨胀做功。涡轮功率一部分驱动压气机，剩余部分输出。
原料与配比
| 原料 | 用量 | 说明 |
|---|---|---|
| 高温合金 | 若干 | 涡轮叶片 |
| 铝合金/钢 | 若干 | 压气机叶片 |
| 耐热钢 | 1 个 | 燃烧室 |
| 钢 | 1 根 | 主轴 |
| 燃料 | 若干 | 煤油/柴油/天然气 |
工具
- 五轴加工中心
- 精密铸造
- 真空钎焊
- 动平衡机
- 高温测试台
操作步骤
- 设计气动：确定压比、涡轮进口温度、流量、级数。
- 制压气机：多级轴流或离心叶片，叶片扭曲精确。
- 制燃烧室：环形或筒形，燃油雾化并与空气混合燃烧。
- 制涡轮：导向叶片和动叶片耐高温，叶片带冷却孔。
- 制转子：压气机轮盘、涡轮轮盘与轴连接，做高速动平衡。
- 装配机匣：各级机匣同轴，间隙小。
- 控制系统：燃油调节、点火、转速保护。
- 试车：先用起动机带转，再点火，逐步升速至额定。
注意事项
- 涡轮进口温度极高，材料是瓶颈。
- 叶片必须做动平衡，防止飞车。
- 喘振是压气机致命问题，需防喘措施。
- 噪声和高温排气需防护。
常见问题与解决方法
| 问题 | 原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 启动困难 | 起动机功率不足或点火失败 | 加大起动机，检查点火器 |
| 喘振 | 流量小或进口阻塞 | 放气阀、可调导叶 |
| 涡轮过热 | 燃烧温度过高或冷却差 | 减油，加冷却孔 |
| 效率低 | 叶片粗糙或间隙大 | 抛光，调间隙 |
升级方向
- 涡扇/涡桨：提高推进效率。
- 回热循环：提高热效率。
- 陶瓷涡轮叶片：提高耐温。
参考来源
- 燃气轮机原理
- 航空发动机
- 热力学