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为什么飞机引擎如此之大?揭开飞机发动机背后的物理学!

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飞机的喷气发动机随着时间的推移已经变得越来越大,但这不只是因为飞机越来越大:空客A350是比波音747更小的飞机,但其发动机却更大。这是为什么呢?

喷气发动机结构示意图

在一定程度上,更大的引擎其效率更高。现代喷气发动机实际上由两个同时工作的推进系统组成:提供动力和少量推力的射流核心;以及由射流核心驱动的大型螺旋桨——风扇,它提供了大部分的推力。

纯粹喷气发动机的动力非常强大,这就是为什么它们被用于战斗机的原因。但其效率极其低下,因为它们以超高速射出废气,这相当于巨大的动能,因为动能与速度的平方成正比,所以使废气加速2倍需要4倍的能量。作为动力的转换,它们通过一股热空气来耗散能量。

当然,必须要从发动机后方喷射出一些空气来产生推力,但这不必需要大量的能量。不用大量加速少许空气,而是通过少许加速大量空气就可以达到想要的推力,这样可以得到相同的动力而又节省了大量的能量。

理想飞机引擎的直径大小约为4米

从本质上讲,如果引擎太小,它必须大力加速空气,这是一种能量浪费,这就像用机关枪来推动汽车一样。但如果引擎太大,那这会导致阻力增加过多。一个理想的引擎是介于两者之间,理想引擎其直径的粗略估计为4米左右,这略大于当前最大的引擎。所以你可以期待喷气发动机的尺寸不断增加…但并非永远。

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