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提及航空发动机，其种类之多让我们眼花缭乱，而涡喷、涡扇、涡桨、涡轴这四大类航空发动机出现频率是最高的，但是有多少人清楚的知道他们之间的区别、优劣以及性能呢？你真的能分清它们吗？今天，就让我来为大家简单介绍一下。



涡轮喷气发动机
涡喷发动机通常用于高速飞机，其完全依赖燃气流产生推力，它主要有两种类型，分别是离心式（离心式由英国人弗兰克·惠特尔爵士于1930年发明，但是直到1941年装有这种发动机的飞机才第一次上天，也没有参加第二次世界大战）和轴流式（诞生在德国，世界上第一款喷气式发动机——Me-262就是采用轴流式涡喷发动机作为动力）。



涡喷发动机大体由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成，飞机飞行时空气先进入进气道，通过管道调整使气流达到合适的速度，之后压气机对气流加压加热（在亚音速时，压气机是气流增压的主要部件），流入燃烧室后形成高温高压燃气，在涡轮内经过燃烧后的气流能量大大增加，由于涡轮内的膨胀比远大于压气机中的压缩包，因此涡轮出口处的气流压力和温度要比进气口处高很多，这部分高温高压气流在尾喷管内继续膨胀，随后高速沿发动机轴向从喷口向后排出，就是这部分气流使涡喷发动机产生了推力。



理论上来说，气流从燃烧室中出来后，温度越高能量就越大，发动机所获得的推力也就越大，但是由于涡轮材料的限制，推力最多只能达到1650KN左右，而要想在短时间内增加推力，现代的普遍做法是在涡轮后再加上一个加力燃烧室，在其中喷入燃油让未充分燃烧的燃气与喷入的燃油混合再次燃烧，由于加力燃烧室内无旋转部件，温度可达2000℃，能使发动机的推力增加至原来的1.5倍左右。但是其缺点就是会使油耗急剧加大，同时过高的温度也会影响发动机的寿命。





▲前苏联的传奇战斗机米格-25高空超音速战机即采用留里卡设计局的涡喷发动机作为动力，曾经创下3.3马赫的战斗机速度纪录与37250米的升限纪录。


涡轮风扇发动机
涡扇发动机是指由喷管喷射出的燃气与风扇排出的空气共同产生反作用推力的燃气涡轮发动机，涡扇发动机的结构简单来说就是在涡喷发动机前面放置风扇，加了一个外壳，后面再增加1-2级低压低速涡轮，这些涡轮带动消耗掉一部分从涡喷发动机中产生的高温高压燃气来带动前面的风扇，达到降低燃气排出速度的目的。



民航客机的发动机即为涡扇发动机



被风扇吸入的气流一部分被送进压气机（即内涵道），像在普通喷气发动机内一样转化为高压燃气，而另一部分则在涡喷发动机壳外向外排出（即外涵道），因此，涡扇发动机的燃气能量被分派到了风扇和燃烧室分别产生的两种排气气流上。只需要通过适当改进的涡轮结构和增大风扇直径便可以大幅度提升发动机的热效率和推进效率，而效率高就意味着油耗更低，航程更远。





▲现代战斗机通常使用低涵道比、带加力燃烧室的涡轮风扇发动机，在亚音速飞行时不使用加力燃烧室，耗油率和排气温度都比涡轮喷气发动机低，因而红外辐射强度较弱，不易被红外制导的导弹击中


涡轮螺旋桨发动机
涡桨发动机大致原理与传统螺旋桨发动机基本相同，它们都是以螺旋桨旋转时所产生的力量来作为飞机前进的推进力，主要区别除了驱动螺旋桨的动力来源不一样外，它们的螺旋桨旋转速率也是不同的（涡桨发动机的螺旋桨通常是以恒定的速率运转，而活塞动力的螺旋桨则会依照发动机的转速不同而有转速高低的变化）。



涡桨发动机从外观上是最好分辨的，它的内部结构与涡喷发动机大致相同，最主要的区别就是燃气不仅仅是从尾喷口喷出那么简单（涡轮螺旋桨发动机以螺旋桨产生的拉力为主，喷气所产生的的推力很小，只占总推力的5%左右），它最主要职责是带动前面的螺旋桨旋转，由于螺旋桨的转速要比涡轮慢很多，因此涡桨发动机上都安装有一套减速齿轮。



由于涡扇发动机中低速性能好，燃油经济性更高，而且其可以在海上使用，因此目前在中速远程运输机（欧洲A-400M）、旅客机、海上巡逻机、反潜机（P-3C）等常常装用这种发动机，甚至还有某些远程轰炸机也使用涡轮螺旋桨发动机。（俄罗斯安-70所使用的是桨扇发动机，其既可被看做是涡桨发动机也可被看做是涡扇发动机）

涡轮轴发动机
不管是涡扇还是涡桨，都属于在涡喷发动机的基础上进行的一些改进，而涡轴发动机则不同于他们三者，其不是用于固定翼飞机的，它是直升机用发动机，在上世纪50年代初由法国最先研制。



与一般航空喷气发动机一样，涡轴发动机也拥有进气装置、压气机、燃烧室、涡轮及排气装置五大机件，而且其大都装有自由涡轮，如下图所示，全面两级是普通涡轮，后面是自由涡轮，燃气在其中做功，通过传动轴带动直升机旋翼与尾桨转动，此外，从涡轮流出来的燃气，经过尾喷管喷出，可产生一定的推力，由于喷速不大，这种推力很小，如折合为功率,大约仅占总功率的十分之一左右（为了合理利用这些推力，涡轴发动机喷口可能向下、可能向上也可能向两侧，并不一定非向后不可）。



涡轴发动机相比于活塞发动机来说功率要大的多，目前各国所使用的涡轴发动机最大功率可达6000马力甚至10000马力。但是涡轴发动机制造比较困难,制造成本也较高，特别是由于旋翼的转速更低,它需要比涡轮螺旋桨发动机更重更大的减速齿轮系统,有时它的重量竟占发动机总重量一半以上。



其实如果不算涡轴发动机的话，其他三款发动机的核心原理都差不多，只是根据燃油经济、实际用途不同分成三种结构。

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• lijing01 金币 +14 感谢分享，论坛有您更精彩！ 2020-7-21 15:43

penhu01

航空发动机真的是人类工业历史上最璀璨的艺术品，即便是五六十年代的老发动机，现在打开看，也真的非常漂亮，加上航空发动机所使用的合金材料的特有金属光泽，真的太完美了

xingjiangang

涨知识了，航空发动机几乎集合了人类物理学材料学化学等学科的顶尖成果，让人类实现了飞天翱翔之梦。

lqjuqsfb

貌似还有一种是火箭发动机，这才是喷气式飞机的起源，但是火箭发动机的航程短，所以才会被淘汰

lh_wsssy

航空喷气发动机是现代工业王冠上的钻石，占有无可比拟的地位，它是一国工业水平的试金石，在材料学、高端机加工工艺、工业三维设计、实验检测、空气动力等多方面都是巨大的考验，需要资本和人才的持续投入，需要持续的研究，还需要一国基础物理、基础化工领域的不断进步做基础。

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• lijing01 金币 +2 认真回复，奖励！ 2020-7-23 16:36

playfeng99

涡轴的制造难度高，涡扇技术难度更高，但共同的问题是你要有一个非常优秀的核心机

大毛子

国产发动机还有很长的路要走，如能收购外国高级发动机公司就好了

hellomysoul

学到了 涡轮叶片也是重中之重啊

cl168

这个好专业，值得好好学习，西方工业文明有1.2百年的历史，这方面我们还很薄弱，需要脚踏实地，一步一步来，相信在不久的将来，国产发动机一定会成功。

lzj12345

楼主是真的专业，看来我们的虽然工业发展很迅速，不过现在看来还是和西方有很大差距，还要好好加油呀