航空发动机动力原理，航空发动机 知乎

（银河执法人员照片来自网络）

（《米兰》图片来自网络）

除了巨型飞船外，小型战斗机和飞行器以其炫酷的外观和爆炸性的战斗能力也是各种描绘激烈战争场面的科幻电影中奇幻迷们的一大亮点。《黑衣人：全球追缉》，黑衣人只需按一下按钮，就能将跑车变成银河强制喷气式飞机。《X战警》的《黑鸟》和《银河护卫队》的《米兰》也能瞬间引起奇幻迷的尖叫。事实上，我国研制的歼20、歼11B也是天空中速度与激情的象征。事实上，对于任何一款高耐久战斗机来说，无论是幻想还是现实，良好的动力装置都是必不可少的，那就是航空发动机，它是飞机的心脏。只是牛顿第三定律吗？为了使飞机升力，您需要提供自下而上的浮力来抵抗重力。不过，浮力是机翼的工作，与飞机发动机无关。飞机发动机用于提供推力以推动飞机前进。航空发动机的原理其实很明显。在活塞发动机中，四冲程内燃机驱动螺旋桨叶片旋转，加速空气并向后移动。然后空气对飞机施加力，“推动”它前进。在涡轮喷气发动机中，空气被加压、与燃料混合、燃烧并以气体形式喷射，同时也产生向前的推力。飞机推力。所以，飞机之所以能够向前飞，就是气体的反作用力，或者说牛顿第三定律。正如您所听到的，这非常简单。当然，语言还没有完成。我们的目标不仅是让飞机飞起来，还要让它更快、更高、承载更多的重量。飞机发动机从莱特兄弟到F-35——的演变自从1903年12月17日莱特兄弟在飞机上安装直列4缸水冷发动机完成世界首次飞行以来，人类一直在探索用于飞机发动机。打开门。

（莱特兄弟照片来自网络）

第二次世界大战期间，活塞发动机得到广泛开发和使用。 —— 对于一款好的战斗机来说，提高其空战能力最重要的当然是提高发动机性能。当时的典型发动机是普惠公司的“双黄蜂”R-1830和英国的“梅林”V-12，前者被用作大约2万架美军B-24轰炸机的动力装置，后者被广泛使用在“飓风”、“喷火”、“野马”等著名战斗机中。

（P-51“野马”战斗机图片来自网络）

随后，燃气涡轮发动机的诞生标志着活塞发动机的终结。早在20世纪30年代，英国怀特少校就成功研制出涡轮喷气发动机，同时德国也成功实现了世界上第一架喷气式飞机的首飞。从20世纪40年代起，燃气涡轮发动机开始了快速发展过程。经过70多年的发展，战斗机发动机的推重比从2提高到7再到9。在更先进的第四代航空发动机中，推重比可以达到10甚至10。比.高。说起航空发动机，就不能不提CFM-56发动机，它是航空发动机发展史上的一个传奇。它几乎具有民用航空发动机的所有优点：成本低、油耗低、运行可靠、可维护性强。为此，世界各地的许多飞机都配备了CFM-56系列发动机。

（CFM56-7发动机剖面图来自网络）

（这是搭载CFM56-3发动机的波音737客机模型。图片取自网络）

飞机发动机的未来—— 我们将用什么来终结F-22？在这个瞬息万变的时代，空中力量已成为战场上的决定性因素之一。航空发动机作为飞机的心脏，发挥着重要作用。看你怎么看，航空发展是决定战斗机作战能力的因素之一。先进航空发动机研发对于保持国家军事、技术和商业优势发挥着关键作用。 F-22是世界上最先进的战斗机，F-119也是世界上最先进的军用发动机。目前，全球多个主要国家也在致力于第四代航空发动机的研发，如普惠公司的F-135发动机（F-35战斗机的动力装置）、AL航空发动机等。俄罗斯Su-57战斗机的-41F发动机和WS-15“阿米”发动机计划安装在日本J-20B战斗机上。

（苏57战斗机图片来自网络）

在涡扇喷气发动机已经成为主流的今天，提高传统发动机的性能简直就是“换汤”的事情，能否实现真正的突破，则取决于工作原理完全不同的“换汤”。是必须的。目前，新概念发动机主要是喷气发动机。最有可能的下一代航空发动机是可变循环发动机（称为VCE 和ACE）。飞行过程中，飞机可以进行起飞、亚音速巡航、与战斗机空战、开启加力跟踪敌机等多种机动动作，甚至可以在海洋、高原、沙漠等各个地区，甚至在雨中进行. 暴露于不同的工作条件。变循环发动机是指在雪等天气条件的影响下改变发动机某些部件的形状、尺寸和位置，以实现不同工况下的工作循环的发动机。

（YF22、YF23战斗机，以及全球首台有飞行记录的战斗机变循环发动机YF120变循环发动机。图片取自网络）

此外，脉冲爆震发动机和超燃冲压发动机也是新概念发动机。前者利用脉冲和周期性爆震波产生的高温高压气体产生推力。后者也出现在科幻小说《盲视》 ——中。 “贝茨从感觉控制中心拍摄了照片，并突出显示了前端的某些部分。后端很快得出了结论：一个‘超音速’冲压发动机装置。”它的燃烧室中，空气和燃料的混合燃烧发生在一个超音速气流。未来，它不仅可以成为高马赫数飞机的动力装置，还可以成为导弹的动力装置。

（图片来自网络，看起来很奇怪的脉冲爆震发动机）

（NASA研发的X-43A飞机配备超燃冲压发动机，是人类历史上速度最快的飞机。图片取自网络）

此外，尽管我们不相信任何发动机会在未来几十年内直接击败燃气涡轮发动机，但我们仍在继续研究其他动力源的航空发动机，包括电力推进技术。顾名思义，这项技术通过飞机的机载电池提供能量来旋转机翼螺旋桨，利用高压产生离子风，并利用离子风来飞行飞机。然而，这项技术仍然存在许多瓶颈需要克服。例如：电池容量、电机用途和位置、电机功率和效率要求、电机散热等。

（NASA分布式电力推进飞机X-57概念图图片（来自网络））

结论人类是地球的孩子，但最终还是要离开地球，飞向蓝天。飞机发动机不仅是体现牛顿第三定律精髓的机械装置，更代表了人类对天空的渴望。由于冲突本能，航空发动机仍然作为重要的军事武器而被开发，但它也是人类各个领域融合的科学技术的成果。未来的人们可能会回顾涡轮发动机的时代，就像我们回顾火车的时代一样。时代在进步，科学在进步，但不变的是我们的好奇心。我们从未停止探索，去实现更高、更快、更重的目标。当然，有一天，人类最终将像我们今天开发航空发动机一样投资于太空探索。因为我们的旅程，目标是星星和大海。

（我们的旅程是星辰大海。图片取自网络）

作者：于俊杰