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气体压力能转换为机械能，同时气体剧烈膨胀，温度可降到接近0 0C，甚至低于0aC。在轴
上篇飞机结构与机械系统281
的另一端固定着风扇（或压气机）作为负载，
当涡轮转动时，风扇消耗涡轮功率，防止涡轮
空载超速。负载的大小在一定程度上决定了涡
轮的制冷功率和效率。
2)涡轮冷却器轴承
在空气循环制冷系统中，可靠性最薄弱的
环节是涡轮冷却器。由于涡轮冷却器通常是在
极高转速下工作，因此轴承寿命往往成为整个
涡轮冷却器使用寿命的关键。
传统的涡轮冷却器都是采用油润滑的滚动
轴承，这除了要求轴承本身具有极高的制造
精度及良好的材料外，在涡轮冷却器的日常
使用维护中还要注意进行定期维护，适当地
进行润滑与冷却，要注意检查油面并按需加油，
种损坏情况，甚至轴承出现过热而烧坏。另外，
沙尘的影响。
图6.3 -8涡轮冷却器的基本结构
若润滑或冷却不当会出现前面所述的各
轴承易受污染物影响，如供气中的水和
为解决这些难题，许多现代高性能飞机的空调系统中的涡轮冷却器都采用了空气轴承，
这不但减少了日常维护中的工作量，而且也大大提高了涡轮冷却器的寿命和转速。
图6.3 -9所示为一种箔片式空气动压轴承。轴承用薄的箔片材料制成，在工作时无需
外部供压，依靠气体的粘性，旋转的轴将气体带人由轴和箔片之间形成的一个收敛楔。它将
气体的动压头变成压为，形成有托起压力的气膜，支持轴的旋转。
箔片
弹簧组
推力轴承
背板 箔片组合件
箔片壳体
组装箔片
的箔片
轴颈轴承
图6.3 -91箔片式空气动压轴承
这种轴承的特点是寿命长，工作可靠，即使发生故障，对转子也不会产生破坏性的影
响，而且它不需要润滑，其负载能力随转速增大而提高。相对于普通滚珠轴承，空气轴承还
有以下优点：
282涡轮发动机飞机结构与系统
①高转速性能好，高低温工作范围大
空气轴承中用空气取代了普通轴承中的液体润滑油’，由于空气粘度只有普通润滑油的千
分之一，所以它的摩擦力很小，极宜做高速转动；普通润滑油在高温下要分解、变质甚至被
烧掉，在低温下又会凝固，而空气轴承的工作温度范围则远远大于普通轴承。
②结构简单，维护方便
空气轴承去掉了原结构中的润滑、冷却、贮油等部分，使零件数量大大减少；不再需要
定期加油，彻底解决了漏油的污染问题。
3)涡轮冷却器类型
按负载的不同，涡轮冷却器分为三
类：涡轮风扇式、涡轮压气机式和涡轮压
风气机风扇式（三轮式）。涡轮风扇式涡轮
扇作为吸收涡轮功率的负载；
鲁粪器翟嚣涡轮冷却器以压气机作为吸
收涡轮功率的负载，应用于升压式空气循
风环冷却系统，这种涡轮冷却器也称为升压
宝式涡轮；在三轮式空气循环冷却系统中，
口采用风扇和压气机作为涡轮的负载。
图6.3- 10所示为三轮式涡轮冷却
嚣器。它包括一个单轴的转动组合件，上面
进安装有压气机、涡轮和风扇，由空气轴承
口支撑这个旋转组件。涡轮在转动轴的一
端，风扇在轴的另一端，压气机位于涡轮
图6.3 -10三轮式涡轮冷却器 和风扇之间。
气流流过主热交换器进入离心武压气
机，压气机压缩气体提高了气体的压力和温度，随后气体经次级热交换器进入涡轮，在涡轮
内气体膨胀，产生动力驱动压气机和风扇转动，由于气体消耗内能对涡轮做功，使气体温度
进一步降低。在空中，风扇协助冲压空气流动；在地面没有冲压空气情况下，由风扇提供所
有的冷却气流。
3．空气循环制冷系统类型
根据系统中采用的涡轮冷却器的类型，空气循环制冷系统可分为三种类型：涡轮风扇式
（简单式）制冷系统、涡轮压气机式（升压式）制冷系统和涡轮压气机风扇式（三轮式）
制冷系统。
(1)简单式制冷系统
涡轮风扇式空气循环制冷系统又称为简单式制冷系统，其原理如图6.3 -11所示。由发
动机压气机或座舱增压器引出的高温高压空气，先经过初级热交换器和第二级热交换器冷
却，然后在涡轮中膨胀降温，供向混合室。系统中，涡轮、初级和第二级热交换器串联在一
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涡轮发动机飞机结构与系统(ME-TA)上册(148)
