涡轮风扇发动机论文参考文献

关于我们是如何让飞行器一步步实现速度突破的进程如下：

涡扇发动机可以理解为在涡喷发动机外再加一个加压风扇，目的是利用流出的空气吹动尾部低压涡轮风扇，再带动前段的风扇，增加参与燃烧的空气量。原理与坦克发动机的废气涡轮增压器一致。

正是由于加压风扇的作用，空气吸入量增加，在燃烧室内引燃同样数量的燃油，涡扇发动机当中参与燃烧的空气要比涡喷发动机多，喷出的空气动力也就更强。而且由于涡扇发动机排出的空气还要经过低压涡轮机转动，动力通过低压轴传递给加压风扇，以便继续吸入更多空气，因此涡扇发动机虽然空气燃烧量高，但飞行速度并不快。

这就是我们经常看到使用涡扇发动机的第三代、第四代战斗机虽然空中机动能力、瞬间加速性和发动机使用寿命高于使用涡喷发动机的第二代战斗机，但最高飞行速度却不如第二代战斗机。所以表现出来的特性就是：第三代战斗机一般能够以倍音速较长时间巡航飞行，但最快的飞行速度却略逊二代机一筹。

而最大飞行速度究竟是不是未来战斗机追求的目标呢？到了四代机时期，类似气动布局的战机在飞行速度都有了不同程度的提升，由此可见虽然战斗机最快飞行纪录仍然被四五十年前研制的二代机把持着，但科学家们对于提升战绩速度的研发方向始终没有改变。

现有的战斗机大多采用涡轮风扇发动机，其基本工作原理与涡喷发动机类似，用风扇将空气从进气口吸入，在燃烧室内形成高压空气，然后加注燃油、点火，使空气体积瞬间膨胀，然后喷出空气、产生推力。从第三代战斗机开始，为了吸入更多空气，研究人员们就在涡喷发动机进气口位置增加了一个加压风扇，这便是涡扇发动机。

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涡轮喷气发动机的推力取决于单位时间进气量，进气速度，燃烧效率，单位时间燃料消耗；带加力燃烧室的发动机还取决于加力燃烧室的燃料消耗率（单位时间计算）。决定推力的关键，在于涡轮前压缩空气的温度，压缩比，发动机所在高度的迎面来流速度，温度，密度，进气量，以及燃烧室所能达到的最高燃烧温度等；涡轮风扇发动机还取决于内外涵道比（相同涡轮核心机的情况下，外涵道相对内涵道越大，推力越大，燃料经济性越好，但能达到的最高速度下降）。喷气发动机本身无功率评定一说，只有推力的大小，但由喷气发动机改型的固定式燃气轮机有功率输出一说，其功率大小除了和以上参数相关外，还取决于输出轴的转速和扭矩。具体的关联细节，可以参考NASA或者各国的发动机技术文献。

随着人类社会的发展，活塞式发动机由于功率不足、高速性能不好等缺点，越来越不能满足人们的出行和战备需求。第二次世界大战后，活塞式发动机渐渐退出了民航和军机的主要舞台，仅在农林机、无人机、公务机等轻型飞机和直升机上还有应用。随之到来的便是航空发动机的第二个时代——喷气时代。

喷气式发动机是一种直接反作用的推进装置，低速的工质（空气和燃料）经过增压、燃烧后高速喷出，从而直接产生反作用力。与活塞式发动机相比，喷气式发动机在重量和高速性能方面远远优于前者。其实早在1913年，法国工程师雷因·洛兰就获得了世界第一项喷气式发动机专利，其工作原理为：空气由进气道进入，经供油系统后在燃烧室内燃烧，然后从推进喷管喷出产生推力。该原理与当今冲压喷气发动机十分相似，但受当时的材料工艺和制造水平所限而无法生产。

喷气式发动机的工作原理

直到1937~1938年间，英国人惠特尔（Whittle）和德国人奥海因（Ohain）分别在雷因·洛兰设计的发动机的基础上，增加了压气机的设计，实现了对进入进气道的空气进行增压，从而研制出了更加实用而高效的燃气涡轮发动机。这类发动机主要由进气装置、压气机、燃烧室、燃气涡轮和尾喷管组成。其工作原理为：空气自进气装置进入发动机后，经压气机压缩提高压力，之后进入燃烧室与喷入的航空煤油混合后燃烧，形成高温、高压的燃气，然后进入燃气涡轮中膨胀做功，带动涡轮高速旋转并输出驱动压气机和发动机其他附件所需的功率，而由燃气涡轮喷出的燃气则产生发动机的推力。

1939年8月27日，一架He-178装备了由奥海因改进设计的HeS3B发动机，成功进行了人类首次喷气飞行，就此宣告了喷气飞行时代的开始。这款HeS3B发动机是对奥海因最初设计的HeS1型发动机的改良，台架推力从265daN提高到了490daN。

第二次世界大战后，随着科学技术日新月异的发展，在惠特尔和奥海因成功的基础上，航空发动机中的燃气涡轮发动机家族迅速壮大，涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、涡轮风扇发动机和桨扇发动机等相继出现，并凭借其远优于活塞式发动机的性能，至今依旧是推动航空器飞行的主力。另外，除了航空工业外，燃气轮机还被广泛应用于船舶和电力等行业，成为推动社会进步发展的重要引擎。

参考文献

1. 闫晓军. 典型航空发动机结构对比与分析[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2011;

2. 刘大响, 陈光. 航空发动机:飞机的心脏[M]. 北京: 航空工业出版社, 2003;

3. 刘长福, 邓明. 航空发动机结构分析[M]. 西安: 西北工业大学出版社, 2006.