飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)的主要功用是為飛行器提供推進(jìn)動(dòng)力或支持力。按照推進(jìn)動(dòng)力的原理來劃分， 包括直接反作用力發(fā)動(dòng)機(jī)和間接反作用力發(fā)動(dòng)機(jī)。

直接反作用力發(fā)動(dòng)機(jī)又叫噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，其工作時(shí)，從前端吸入大量的空氣，燃燒后高速噴出，通過噴出氣體的反作用力推動(dòng)飛機(jī)前進(jìn)。

間接反作用力發(fā)動(dòng)機(jī)是由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛機(jī)的螺旋槳、直升機(jī)的旋翼旋轉(zhuǎn)對空氣做功，使空氣加速向后（向下）流動(dòng)時(shí)，空氣對螺旋槳（旋翼）產(chǎn)生反作用力來推進(jìn)飛行器。

一

航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)

1

結(jié)構(gòu)及原理

航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)是利用汽油與空氣混合，在密閉的容器（氣缸）內(nèi)燃燒、膨脹做功的機(jī)械。活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)必須帶動(dòng)螺旋槳，由螺旋槳產(chǎn)生推（拉）力。所以，作為飛機(jī)的動(dòng)力裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)與螺旋槳是不能分割的。

活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)主要由氣缸、活塞、連桿、曲軸、氣門機(jī)構(gòu)、螺旋槳減速器和機(jī)匣等組成。大多是四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。

圖1 活塞發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)畫演示圖

2

運(yùn)用領(lǐng)域

在二戰(zhàn)以前，全球飛機(jī)都采用活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)，二戰(zhàn)結(jié)束后逐步淘汰。目前性能要求高的軍用飛機(jī)、大型客機(jī)方面，已不再采用。

但該發(fā)動(dòng)機(jī)活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)具有能耗低、成本低的優(yōu)點(diǎn)，可以滿足輕型低速飛機(jī)需求，在小型低速通用飛機(jī)、超輕型飛機(jī)和軍用中低空無人機(jī)等領(lǐng)域仍得到應(yīng)用。

二

沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)

1

結(jié)構(gòu)及原理

最簡單的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，利用迎面氣流進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)后減速，使空氣提高靜壓力的空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。它通常由進(jìn)氣道（又稱擴(kuò)壓器）、燃燒室和推進(jìn)噴管三部分組成。

沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮空氣的方法，是靠飛行器高速飛行時(shí)的相對氣流進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道中減速，將動(dòng)能轉(zhuǎn)變成壓力能（例如進(jìn)氣速度為3倍聲速時(shí)，理論上可使空氣壓力提高37倍）。

沖壓噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)按應(yīng)用范圍劃分，分為為亞聲速、超聲速和高超聲速三類。雖然出現(xiàn)很早，但高超聲速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)仍然是尖端航空科學(xué)技術(shù)。

圖2 沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)演示圖

2

運(yùn)用領(lǐng)域

該類發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用在空天飛機(jī)、超音速飛機(jī)（殲擊機(jī)、轟炸機(jī)）、洲際飛航導(dǎo)彈、中程近程導(dǎo)彈和超音速靶機(jī)等領(lǐng)域，擁有巨大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

三

脈動(dòng)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)

1

結(jié)構(gòu)及原理

脈動(dòng)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，首先把壓縮空氣打入單向活門，或使發(fā)動(dòng)機(jī)在空中運(yùn)動(dòng)，這時(shí)便有氣流進(jìn)入燃燒室，然后油嘴噴油，火花塞點(diǎn)火燃燒。

這時(shí)長尾噴管在燃?xì)鈬姵龊螅捎谌細(xì)饬鞯膽T性作用，雖然燃燒室內(nèi)的壓強(qiáng)與外面大氣的壓強(qiáng)相等，仍會(huì)繼續(xù)向外噴，在燃燒室內(nèi)造成空氣稀薄的現(xiàn)象，使壓強(qiáng)顯著降低到小于大氣壓，于是空氣再次打開單向活門，流入燃燒室，噴油點(diǎn)火燃燒，開始第二個(gè)循環(huán)。周而復(fù)始，發(fā)動(dòng)機(jī)便可不斷地工作了。

圖3 脈動(dòng)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)演示圖

2

運(yùn)用領(lǐng)域

脈動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)在原地可以啟動(dòng)，構(gòu)造簡單、重量輕且造價(jià)便宜。這些都是它的優(yōu)點(diǎn)。但它只適于低速飛行（速度極限約為800km/h），飛行高度也有限，單向活門的工作壽命短，加上振動(dòng)劇烈、燃油消耗率大等，應(yīng)用受到限制。

四

渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)/渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)

1

結(jié)構(gòu)及原理

所謂渦輪，就是指風(fēng)扇，可以簡單理解渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)就是加裝了吸氣風(fēng)扇，以提高引擎效率的發(fā)動(dòng)機(jī)。

渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)屬于比較早期的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，油耗高，現(xiàn)在在一些老式飛機(jī)，如殲教-9飛機(jī)依然采用國產(chǎn)WP-13渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。

圖4 渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)演示圖

而渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，是在渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的的基礎(chǔ)上增加了幾級渦輪，并由這些渦輪帶動(dòng)一排或幾排風(fēng)扇，風(fēng)扇后的氣流分為兩部分，一部分進(jìn)入壓氣機(jī)（內(nèi)涵道）后在燃燒室中燃燒；另一部分則不經(jīng)過燃燒，直接排到空氣中（外涵道）。

圖5 渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)演示圖

2

運(yùn)用領(lǐng)域

由于渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)一部分的燃?xì)饽芰勘挥脕韼?dòng)前端的風(fēng)扇，降低了排氣速度，提高了推進(jìn)效率，因此目前廣泛運(yùn)用與民用客機(jī)上，比如大名鼎鼎的波音747用的就是4臺渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。

五

渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)

1

結(jié)構(gòu)及原理

為了提高涵道比，增加渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，人們索性去掉了風(fēng)扇的外涵殼體，用螺旋槳代替了風(fēng)扇，便形成了渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，簡稱渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)。渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)由螺旋槳和燃?xì)獍l(fā)生器組成，螺旋槳由渦輪帶動(dòng)。

渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的螺旋槳后的空氣流就相當(dāng)于渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的外涵道，由于螺旋槳的直徑比發(fā)動(dòng)機(jī)大很多，氣流量也遠(yuǎn)大于內(nèi)涵道，這種發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際上相當(dāng)于一臺超大涵道比的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。

圖6 渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)演示圖

2

運(yùn)用領(lǐng)域

渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)不但在海平面和飛機(jī)起飛條件下可以很好的工作，而且在大約10000米的高度，它的工作性能依然很好，由于螺旋槳效率降低的限制，它不能用于高速飛行。

目前在中速遠(yuǎn)程運(yùn)輸機(jī)、旅客機(jī)、海上巡邏機(jī)和反潛機(jī)等常裝用這種發(fā)動(dòng)機(jī)。比如我國最近研發(fā)成功的AG600鯤龍水上運(yùn)輸機(jī)就是用的渦輪螺槳發(fā)動(dòng)機(jī)。

六

渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)

1

結(jié)構(gòu)及原理

在工作和構(gòu)造上，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)與渦輪螺槳發(fā)動(dòng)機(jī)很相近。它們都是由渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的原理演變而來，只不過渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)將風(fēng)扇變成了直升機(jī)的旋翼。

圖7 飛機(jī)螺旋槳

2

運(yùn)用領(lǐng)域

主要運(yùn)用于直升機(jī)和垂直/短距起落飛機(jī)上。

七

螺旋槳風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)

1

結(jié)構(gòu)及原理

這是一種介于渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)之間的發(fā)動(dòng)機(jī)形式，目標(biāo)是將前者的高速性能和后者的經(jīng)濟(jì)性結(jié)合起來。

螺旋槳風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)由燃?xì)獍l(fā)生器和一副螺旋槳-風(fēng)扇組成。螺旋槳-風(fēng)扇由渦輪驅(qū)動(dòng)，無涵道外殼，裝有減速器，從這些來看它有一點(diǎn)像螺旋槳，但它的直徑比普通螺旋槳小，葉片數(shù)目也多（一般有6~8葉），葉片又薄又寬，而且前緣后掠，有些類似于風(fēng)扇葉片。

圖8 漩渦螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)演示圖

2

運(yùn)用領(lǐng)域

由于轉(zhuǎn)速較高，產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音也較大，一般不運(yùn)用與舒適性要求較高的客機(jī)上。安-70運(yùn)輸機(jī)用的就是此類發(fā)動(dòng)機(jī)。

內(nèi)容來源：科普中國、兩機(jī)動(dòng)力先行

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