渦輪風扇發動機

　　自從惠特爾發明了第一臺渦輪噴氣發動機以后，渦輪噴氣發動機很快便以其強大的動力、優異的高速性能取代了活塞式發動機，成為戰斗機的首選動力裝置，并開始在其他飛機中開始得到應用。

　　但是，隨著噴氣技術的發展，渦輪噴氣發動機的缺點也越來越突出，那就是在低速下耗油量大，效率較低，使飛機的航程變得很短。盡管這對于執行防空任務的高速戰斗機還并不十分嚴重，但若用在對經濟性有嚴格要求的亞音速民用運輸機上卻是不可接受的。

　　要提高噴氣發動機的效率，首先要知道什么式發動機的效率。發動機的效率實際上包括兩個部分，即熱效率和推進效率。為提高熱效率，一般來講需要提高燃氣在渦輪前的溫度和壓氣機的增壓比，但在飛機的飛行速度不變的情況下，提高渦輪前溫度將會使噴氣發動機的排氣速度增加，導致在空氣中損失的動能增加，這樣又降低了推進效率。由于熱效率和推進效率對發動機循環參數矛盾的要求，致使渦輪噴氣發動機的總效率難以得到較大的提升。

　　那么，如何才能同時提高噴氣發動機的熱效率和推進效率，也就是怎樣才能既提高渦輪前溫度又至少不增加排氣速度呢？答案就是采用渦輪風扇發動機。這種發動機在渦輪噴氣發動機的的基礎上增加了幾級渦輪，并由這些渦輪帶動一排或幾排風扇，風扇后的氣流分為兩部分，一部分進入壓氣機（內涵道），另一部分則不經過燃燒，直接排到空氣中（外涵道）。由于渦輪風扇發動機一部分的燃氣能量被用來帶動前端的風扇，因此降低了排氣速度，提高了推進效率，而且，如果為提高熱效率而提高渦輪前溫度后，可以通過調整渦輪結構參數和增大風扇直徑，使更多的燃氣能量經風扇傳遞到外涵道，就不會增加排氣速度。這樣，對于渦輪風扇發動機來講，熱效率和推進效率不再矛盾，只要結構和材料允許，提高渦輪前溫度總是有利的。

　　目前航空用渦輪風扇發動機主要分兩類，即不加力式渦輪風扇發動機和加力式渦輪風扇發動機。前者主要用于高亞音速運輸機，后者主要用于殲擊機，由于用途不同，這兩類發動機的結構參數也大不相同。

　　不加力式渦輪風扇發動機不僅渦輪前溫度較高，而且風扇直徑較大，涵道比可達8以上，這種發動機的經濟性優于渦輪噴氣發動機，而可用飛行速度又比活塞式發動機高，在現代大型干線客機、軍用運輸機等最大速度為M0.9左右的飛機中得到廣泛的應用。根據熱機的原理，當發動機的功率一定時，參加推進的工質越多，所獲得的推力就越大，不加力式渦輪風扇發動機由于風扇直徑大，空氣流量就大，因而推力也較大。同時由于排氣速度較低，這種發動機的噪音也較小。

　　加力式渦輪風扇發動機在飛機巡航中是不開加力的，這時它相當于一臺不加力式渦輪風扇發動機，但為了追求高的推重比和減小阻力，這種發動機的涵道比一般在1.0以下。在高速飛行時，發動機的加力打開，外涵道的空氣和渦輪后的燃氣一同進入加力燃燒室噴油后再次燃燒，使推力可大幅度增加，甚至超過了加力式渦輪噴氣發動機，而且隨著速度的增加，這種發動機的加力比還會上升，并且耗油率有所下降。加力式渦輪風扇發動機由于具有這種低速時較油耗低，開加力時推重比大的特點，目前已在新一代殲擊機上得到廣泛應用。

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