航空发动机工程通论：自由涡轮

涡轴、涡桨发动机的涡轮一般都包含在两个部分中，即燃气发生器和自由涡轮。所谓自由涡轮是指它与燃气发生器转子无任何机械联系，只有气动上的联系。此特点保证发动机和动力装置具有许多结构上和使用上的优点。燃气发生器的高温燃气首先流过带动压气机的燃气发生器涡轮，然后流过将轴功率传输给减速器进而驱动（或无内减速器而直接驱动）旋翼负载的动力涡轮（也有称旋翼涡轮的）。采用双轴式（分轴）涡轮结构可保证涡轴发动机在宽广的飞行状态和发动机工作状态变化范围内能稳定的工作。

涡轴发动机的自由涡轮一般为一级或二级轴流式。自由涡轮转速较燃气发生器涡轮转速（30 000～50 000 r/min）低得多，现代涡轴发动机的自由涡轮输出转速（带内减速器）为 2 000～8 000 r/min，多为 6 000 r/min 左右或更低，这就减小了直升机减速器的传动比，既简化了结构，也减轻了重量。

涡轴发动机的压气机涡轮和自由涡轮发出的功率，由燃气发生器的压气机和直升机旋翼的需用功率决定，它们取决于两组涡轮的焓降（热降）。在发动机起动时，仅需要驱动燃气发生器转子，燃气的全部焓降在压气机涡轮中完成。随着转速和热焓的增加，在压气机涡轮后出现了剩余热焓，再通过自由涡轮膨胀做功输出轴功率，便可平稳地驱动直升机旋翼。涡轴发动机的工作状态加大时，则焓降的分配转换在自由涡轮中加大，致使自由涡轮转速增加。(www.xing528.com)

飞行条件变化时，涡轮中的热焓将重新分配，这是通过控制系统（液压机械式或全功能数字式控制系统）改变喷向燃烧室的供油量来实现的。在涡轴发动机全部工作状态范围内，可通过改变旋翼桨距控制自由涡轮转速来达到新的平衡，目的是保证旋翼始终以最高的效率工作。