我们将主要聚焦于目前最主流的喷气式发动机（涡扇发动机），并简要提及其他类型。 核心原理：牛顿第三定律 无论哪种喷气发动机，其基本原理都遵循牛顿第三定律：作用力与反作用力。发动机向后高速喷出气体，从而获得一个向前的巨大推力，推动飞机前进。 --- 一、明星主角：涡扇发动机 涡扇发动机是现代客机、运输机和许多军用飞机的动力心脏。它的全称是“涡轮风扇发动机”。其核心设计思想是：通过巨大的风扇，让大量空气“绕过”核心机，直接产生大部分推力，这使得它效率高、噪音低。 我们可以把涡扇发动机想象成两个嵌套的管道： 1. 核心机：内部的管道，是发动机的动力来源。 2. 外涵道：外部的环形管道，空气从这里绕过核心机。 主要部件与工作步骤（“进气”到“喷气”）： 1. 进气 & 风扇 · 过程：空气从发动机前端进入，首先遇到一个巨大的旋转风扇（直径可达3米以上）。 · 作用：风扇像一个大螺旋桨，将吸入的空气分成两股： · 内涵气流：一部分空气进入核心机。 · 外涵气流：大部分空气被风扇推动，绕过核心机，通过外涵道直接向后喷出。 2. 压气机 · 过程：进入核心机的内涵气流，首先经过压气机。压气机由多排旋转的（转子）和静止的（静子）叶片组成。 · 作用：逐级压缩空气，使其压力、温度和密度急剧升高，为高效燃烧做准备。 3. 燃烧室 · 过程：高压空气进入燃烧室，与喷油嘴喷出的航空煤油混合。 · 作用：点火器将其点燃，形成持续不断的高温、高压燃气火焰。这里是发动机能量注入的核心。 4. 涡轮 · 过程：高温高压的燃气以极高速度冲向涡轮。涡轮同样由多排精心设计的叶片组成。 · 作用：燃气的能量驱动涡轮高速旋转。涡轮通过一根主轴与前面的压气机和风扇相连，为它们提供动力。可以理解为“燃烧产生的能量，大部分被涡轮提取，用来驱动风扇和压气机”。 5. 排气 & 喷管 · 过程：经过涡轮后，内涵道的高温燃气和外涵道的低温空气在尾部混合，通过喷管向后喷出。 · 作用：气体加速喷出，根据牛顿第三定律，产生巨大的向前推力。 推力来源： · 在涡扇发动机中，推力约 70%-80% 来自外涵道（风扇推动的“冷空气”），其余来自内涵道（核心机喷出的“热燃气”）。涵道比（外涵道与内涵道空气流量之比）是衡量发动机效率和推力特性的关键指标，现代客机的发动机涵道比越来越大。 --- 二、发动机的启动过程 发动机并不是自己就能转起来的，需要一个启动过程： 1. 启动机工作：飞行员启动发动机时，飞机上的辅助动力装置（APU）或地面电源车会驱动一个启动机，它带动发动机的核心轴（连接风扇、压气机和涡轮）开始旋转。 2. 引气 & 点火：当核心轴旋转到一定速度（例如15%转速），能够吸入足够空气时，燃油系统开始向燃烧室喷油，同时点火器工作，点燃混合气。 3. 自我维持：燃烧产生的高温燃气开始驱动涡轮，涡轮产生的功率逐渐超过启动机所需的功率。此时，启动机脱开，发动机进入自持状态，可以独立加速到慢车状态。 4. 加速至推力状态：飞行员通过操纵油门杆，增加燃油供给，发动机转速进一步提升，产生所需的推力。 --- 三、其他类型的飞机发动机简介 1. 涡喷发动机 · 特点：早期喷气式飞机使用。没有外涵道，所有吸入的空气都进入核心机。 · 优缺点：高速飞行时效率高，但油耗大、噪音巨大。现多用于超音速战机。 2. 涡桨发动机 · 特点：核心机驱动一个螺旋桨，螺旋桨产生主要推力（约90%），喷气推力只占一小部分。 · 优缺点：在中低速飞行时效率极高、省油，但飞行速度受限（通常低于0.7马赫）。用于中小型支线客机、运输机。 3. 活塞发动机 · 特点：与汽车发动机原理类似，通过活塞运动驱动螺旋桨。 · 应用：主要用于小型、轻型通用航空飞机。 总结 发动机类型 主要推力来源 特点与应用 涡扇发动机 风扇推动的外涵气流 + 核心机喷气 高效率、低噪音，是现代航空运输的绝对主力。 涡喷发动机 核心机喷气 高速性能好，但油耗噪音大。主要用于军用飞机。 涡桨发动机 螺旋桨 低速效率极高，用于支线客机、通用飞机。 活塞发动机 螺旋桨 结构简单，用于小型轻型飞机。 简单来说，现代飞机发动机是一个精密的能量转换机器：吸入空气 → 压缩增压 → 注入燃料燃烧 → 产生高温高压燃气驱动涡轮 → 涡轮带动风扇和压气机 → 喷出气体获得推力。它是一个在极端温度、压力和转速下稳定工作的工程学奇迹。
