干货丨8张动图，看懂各类航空发动机结构原理与应用场景

飞行器发动机的主要功用是为飞行器提供推进动力或支持力。按照推进动力的原理来划分，包括直接反作用力发动机和间接反作用力发动机。

直接反作用力发动机又叫喷气式发动机，其工作时，从前端吸入大量的空气,燃烧后高速喷出，通过喷出气体的反作用力推动飞机前进。

间接反作用力发动机是由发动机带动飞机的螺旋桨、直升机的旋翼旋转对空气做功，使空气加速向后（向下）流动时，空气对螺旋桨（旋翼）产生反作用力来推进飞行器。

主要的发动机类型如下：

航空活塞式发动机是利用汽油与空气混合, 在密闭的容器（气缸）内燃烧、膨胀做功的机械。活塞式发动机必须带动螺旋桨，由螺旋桨产生推（拉）力。所以，作为飞机的动力装置，发动机与螺旋桨是不能分割的。

活塞式发动机主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、螺旋桨减速器、机匣等组成。大多是四冲程发动机。

图1：活塞发动机动画演示图

在二战以前，全球飞机都采用活塞式航空发动机，二战结束后逐步淘汰。目前性能要求高的军用飞机、大型客机方面，已不再采用。

但该发动机活塞式航空发动机具有能耗低、成本低的优点，可以满足轻型低速飞机需求，在小型低速通用飞机、超轻型飞机、军用中低空无人机等领域仍得到应用。

最简单的喷气式发动机，利用迎面气流进入发动机后减速，使空气提高静压力的空气喷气发动机。它通常由进气道（又称扩压器）、燃烧室、推进喷管三部分组成。

冲压发动机压缩空气的方法，是靠飞行器高速飞行时的相对气流进入发动机进气道中减速，将动能转变成压力能（例如进气速度为3倍声速时，理论上可使空气压力提高37倍）。

冲压喷气式发动机按应用范围划分，分为为亚声速、超声速、高超声速三类。虽然出现很早，但高超声速冲压发动机仍然是尖端航空科学技术。

图2：冲压喷气发动机动态演示图

脉动喷气发动机工作时，首先把压缩空气打入单向活门，或使发动机在空中运动，这时便有气流进入燃烧室，然后油嘴喷油，火花塞点火燃烧。

图3：脉动喷气发动机动态演示图

所谓涡轮，就是指风扇，可以简单理解涡轮发动机就是加装了吸气风扇，以提高引擎效率的发动机。

为了提高涵道比，增加涡轮风扇发动机的效率，人们索性去掉了风扇的外涵壳体，用螺旋桨代替了风扇，便形成了涡轮螺旋桨发动机，简称涡桨发动机。涡轮螺旋桨发动机由螺旋桨和燃气发生器组成，螺旋桨由涡轮带动。

涡轮螺旋桨发动机的螺旋桨后的空气流就相当于涡轮风扇发动机的外涵道，由于螺旋桨的直径比发动机大很多，气流量也远大于内涵道，这种发动机实际上相当于一台超大涵道比的涡轮风扇发动机。

图6：涡轮螺旋桨发动机动态演示图

涡轮螺旋桨发动机不但在海平面和飞机起飞条件下可以很好的工作，但由于螺旋桨效率降低的限制，它不能用于高速飞行。

目前在中速远程运输机、旅客机、海上巡逻机、反潜机等常常装用这种发动机。比如我国最近研发成功的AG600鲲龙水上运输机就是用的涡轮螺桨发动机。

图7：飞机螺旋桨

这是一种介于涡轮风扇发动机和涡轮螺旋桨发动机之间的发动机形式，目标是将前者的高速性能和后者的经济性结合起来。

图8：漩涡螺旋桨发动机动态演示图