全面解析各種航空發(fā)動機
▲星型發(fā)動機示意圖，在其他更先進的航空發(fā)動機出現(xiàn)之前，大型飛機的發(fā)動機常采用星型設計。
▲星型發(fā)動機屬于活塞式發(fā)動機的一種，早在1903年，星型發(fā)動機就用在了飛機上
▲渦輪噴氣發(fā)動機簡稱渦噴發(fā)動機，其歷史也很悠久，1937年，世界上第一個渦輪噴氣發(fā)動機就開始運行了
▲從大的方面看，渦噴發(fā)動機由5個結構組成
空氣從進氣道進入發(fā)動機后，首先被高速運轉的壓氣機壓縮，產生高壓致密空氣以提供大量氧氣，燃燒室噴油燃燒，向后沖擊渦輪機，而渦輪機又帶動前面的的壓氣機，燃氣流從噴口噴出產生推力。
▲渦輪風扇發(fā)動機簡稱渦扇發(fā)動機
很容易就能發(fā)現(xiàn)，渦扇發(fā)動機和渦噴發(fā)動機兩者之間的區(qū)別。渦噴只有一個空氣通道，專業(yè)上叫做“涵道”，而渦扇發(fā)動機卻有兩個空氣通道。也就是說，渦噴發(fā)動機是單涵道發(fā)動機，而渦扇是雙涵道發(fā)動機。
▲發(fā)動機在運轉時，外涵道與內涵道空氣流量的比值叫做涵道比
規(guī)律是，涵道比越大越省油，經濟性越好，高涵道比的發(fā)動機在亞音速時有非常好的能效，所以它廣泛地運用于客機、運輸機等。
▲高涵道比的發(fā)動機，主要推力不是來自于向后噴出的高溫燃氣，而是來自于外涵道高速向后噴出的空氣
現(xiàn)代戰(zhàn)斗機也大多采用渦扇發(fā)動機，只是，為了追求高空的超音速性能，使用低涵道比的發(fā)動機。
▲美國F22猛禽戰(zhàn)斗機使用的渦扇發(fā)動機，涵道比很低，只有0.3：1
▲渦輪螺旋槳噴氣發(fā)動機，簡稱渦槳發(fā)動機
渦槳發(fā)動機的本質類似于渦噴發(fā)動機接上一個減速器，并帶動外部的螺旋槳。
▲中國自行設計研制的水陸兩棲飛機蛟龍-600，采用國產WJ-6渦槳發(fā)動機
目前，蛟龍-600是世界上最大的水陸兩用飛機，于2016年7月23日總裝下線。
渦槳發(fā)動機通常用在小型或低速的亞音速飛機上。但也有例外，俄羅斯的圖-95戰(zhàn)略轟炸蛟龍-600機使用的NK-12MV型渦槳發(fā)動機，讓其達到925公里每小時的高速，接近音速。
▲俄羅斯的圖-95戰(zhàn)略轟炸機
▲每一個NK-12MV型渦槳發(fā)動機上有8個葉片，前后葉片采取同軸反轉的模式
▲同軸反轉示意圖
渦槳發(fā)動機的燃油效率通常高于渦扇發(fā)動機，但它也不是盡善盡美，原因之一是，渦槳發(fā)動機上多了一個減速器，也就是變速齒輪。
變速齒輪的存在一是增加了發(fā)動機重量，二是多少會帶來一些功率上的損耗。
為此，有的國家研制一種不需要變速齒輪的發(fā)動機，它就是槳扇發(fā)動機。
▲安-70運輸機上的D-27漿扇發(fā)動機
由于和渦輪之間沒有減速器，槳扇的螺旋槳轉速非常高，帶來的優(yōu)點是燃料效率進一步提高，而缺點是噪音大，難以運用于追求舒適性的客機上。目前，只有安-70運輸機使用漿扇發(fā)動機。
“安-70”的發(fā)動機，其葉片為前置，還有另一種槳扇發(fā)動機，其葉片為后置，這就是通用電氣早些年進行實驗的發(fā)動機GE36。
▲GE36槳扇發(fā)動機示意圖
▲實驗中的GE36，表現(xiàn)出了非常低的燃料消耗，但同樣還是因為噪音大的問題，它沒有被使用在任何飛機上
渦輪軸發(fā)動機簡稱渦軸發(fā)動機，顧名思義，它是通過“軸”來傳輸動力。直升機、坦克、船舶上都有使用
▲渦軸發(fā)動機并非如此簡單，但您可以借此理解其本質
▲ch-47支奴干直升機上的渦軸發(fā)動機
無論是上文提到的渦噴還是渦扇發(fā)動機，它們的前部都有一個“壓氣機”，這可是個大塊頭，要是能把它去掉就太好了。問題是，沒有了壓氣機，怎么壓縮空氣？
飛行器飛得越快，迎面而來的空氣就越快，當快到幾倍音速時，空氣自然就得到了壓縮。高壓空氣進入燃燒室，混入燃油，劇烈燃燒并向后高速噴出以得到動力。這就是沖壓發(fā)動機的原理。
▲圖中的（a）代表傳統(tǒng)的渦噴發(fā)動機，其結構很復雜
而（b）代表沖壓發(fā)動機；（c）表示超燃沖壓發(fā)動機
沖壓發(fā)動機一般用在導彈和目前還在試驗階段的高超音速飛行器上。
來源：發(fā)動機技術
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