Радиально-осевые гидротурбины или же еще известные как турбины Френсиса одни из самых первых и распространенных гидротурбин в мире. В данных турбинах весьма большой диапазон рабочих напоров и расходных характеристик, что и сделало их безусловными лидерами среди турбин. В настоящий момент радиально-осевые турбины установлены на всех крупных ГЭС, таких, как "Три ущелья", "Итайпу", "Саяно-Шушенской ГЭС", Красноярской ГЭС...
В рабочем колесе радиально-осевой турбины поток воды в начале направлен радиально (от направляющего аппарата к валу), а после уже в осевом направлении (в сторону отсасывающей трубы). Диапазон напоров может достигать до 750 м., а мощности до 700 МВт.
Главными конструктивным элементами рабочего колеса является ступица, нижний и верхний обод, лопатки, установленные в фиксированном положении для конкретного рабочего колеса и прикреплённые к ободьям. Ступица соеденина с валом. Опорным элементом проточной части гидротурбины, являются профилированные колонны входящие в состав статора. Также в статоре расположен и направляющий аппарат. При изменении открытия направляющего аппарата турбины, меняется не только расход воды, но и закрутка потока воды, а следовательно и мощность. К статору турбины присоединяется спиральная камера, необходимая для подвода воды к направляющему аппарату. Необычная форма камеры с постепенно уменьшающимися сечениями необходима для равномерного распределения потока воды по окружности статора. Через отсасывающую трубу происходит отвод воды в нижний бьеф.
В основном рабочие колеса
изготавливаются сварными, но встречаются и цельнолитые. Из-за отсутствия движущихся частей радиально-осевые турбины являются очень прочными, что и позволяет им работать при больших напорах.
Однако существует и недостатки невозможности поворота лопастей, а именно присутствие зон с низким КПД турбины, повышенной вибрацией и боя вала в определённых зонах работы турбины, что на практике приводит к ограничениям при эксплуатации.
Радиально-осевые турбины применяются как с вертикальным так и с горизонтальным расположением вала, а наличие у них свойств обратимости позволяет устанавливать их и на гидроаккумулирующих гидроэлектростанциях.
