燃气涡轮是将高温高压燃气流的能量转换为机械能的一种叶片机，简称涡轮，又称燃气透平。

中文名

燃气涡轮

外文名

gas turbine

别名

燃气轮机

作用

高温高压燃气的能量转变为机械功

问题

热膨胀、热应力

定义

燃气涡轮

将高温高压燃气流的能量转换为机械能的一种叶片机，简称涡轮，又称燃气透平。机械能以涡轮轴功率的形式输出，用来驱动燃气涡轮发动机中的压气机和其他附件（发电机、油泵等），在涡轮螺旋桨或涡轮风扇发动机上还用来驱动空气螺旋桨或风扇，在涡轮轴发动机上还用来驱动直升机的旋翼。

分类

涡轮分为径向涡轮和轴向涡轮两类。

径向涡轮

燃气在径向涡轮中主要沿径向流动，径向涡轮由导向器、叶轮等部分组成（见图），一般用于小型燃气涡轮发动机或作为液压泵的动力。

轴向涡轮

在轴向涡轮中燃气主要沿轴向流动。燃气涡轮发动机多数采用轴向涡轮，因此，单独称“涡轮”时一般即指“轴向涡轮”。它由静子和转子两部分组成。静子又称导向器，转子又称工作轮。一排静子叶片和一排转子叶片组成一级涡轮。涡轮喷气发动机一般有1～2级涡轮。涡轮风扇发动机的涡轮一般为4～5级，多的可达6～7级。导向器叶片与大多数的转子叶片所组成的气流通道均是收敛形（出口面积小于进口面积）的，高温高压燃气首先进入导向器中膨胀加速，以接近或略大于当地音速的速度冲向转子叶片，使工作轮转动；燃气在转子叶片的收敛通道中继续膨胀，又给工作轮以驱动力，使工作轮高速旋转并输出功率，这种涡轮称为反力式涡轮。在少数燃气涡轮中，工作轮的叶片通道只使燃气改变流动方向而不膨胀加速，工作轮完全是由导向器流出的高速燃气所驱动，这种涡轮称为冲击式涡轮。在双转子发动机中，驱动风扇或低压压气机的涡轮称低压涡轮，驱动高压压气机的涡轮称高压涡轮。

在涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机中，为空气螺旋桨或直升机旋翼提供动力的涡轮称动力涡轮，它与驱动压气机的涡轮是分开的，故又称自由涡轮。高温高压燃气在涡轮中膨胀作功的同时，燃气压力、温度与密度逐级减少。

技术参数

涡轮的性能参数有：转速、燃气流量、燃气温度、膨胀比和效率。由这些参数决定涡轮的输出功率。涡轮进口燃气总压与出口总压之比称为涡轮膨胀比或涡轮落压比。当涡轮前燃气温度一定时，膨胀比越大则燃气通过涡轮作功越多；在膨胀比相同的条件下，燃气通过涡轮所作的机械功与理论上膨胀功之比称为涡轮效率，它反映燃气在涡轮中膨胀作功的有效程度。

在各种工作状态下的涡轮的性能称涡轮特性。涡轮转速受到涡轮叶片叶尖切线速度的限制。一般为数千转至数万转每分。通过涡轮的燃气流量从数公斤每秒至一百多公斤每秒。涡轮前燃气温度受材料耐热性能的限制并与冷却措施有关，一般温度可高达1600～1700K，涡轮效率可达0.88～0.92。提高涡轮叶片和涡轮盘材料的高温强度和采取有效的冷却措施能够提高涡轮前的燃气温度，对于发展高性能的燃气涡轮发动机具有重要的意义。