高涵道比涡扇发动机：现代民用航空的动力核心

在民用航空工业中使用的喷气发动机主要有三种类型：高涵道比涡扇发动机、低涵道比涡扇发动机和涡喷气发动机。当然还有其涡轮轴发动机等

高涵道比涡扇发动机是目前商用飞机上最流行的喷气发动机类型。它是迄今为止最安静、最清洁、最高效的喷气发动机设计，并且针对亚音速（约80%音速）飞行进行了优化。

目前所有运营中的喷气式客机都采用高涵道比涡扇发动机，只有少数老旧飞机例外，例如道格拉斯 DC-9、图波列夫 Tu-154 和波音 737 的早期型号。

这是劳斯莱斯Trent 1000发动机，一款现代化的高涵道比涡扇发动机，为波音787提供动力：

发动机前端有一个大型涵道风扇，它连接到一根贯穿发动机核心的轴上。其他一些发动机部件，例如压缩机和涡轮机，也连接到这根轴上。

这个风扇会高速旋转，将空气吸入发动机。

大部分空气将绕过燃烧室，流经发动机核心。这部分空气被称为“旁通空气”，它负责产生发动机的大部分前进推力。

剩余的空气将流经发动机，在那里产生旋转涵道风扇所需的力

目前进入发动机核心的空气首先会被一系列叶片（称为压缩机）压缩。空气在经过多级压缩后，压力会随着向内移动而不断增加。

接下来，空气将进入燃烧室，在那里与燃料混合并点燃，从而产生爆炸性的能量爆发。

这会使燃烧室内的热空气喷射到发动机后部的涡轮机上。空气会带动涡轮叶片转动，然后从发动机喷嘴排出。空气离开发动机时，会产生一定的向前推力。

▲ 绿色：压缩机 | 红色：燃烧室 | 黄色：涡轮机

如前所述，涡轮机、压缩机和涵道风扇都连接在同一根轴上。因此，当空气旋转涡轮叶片时，会带动轴旋转，进而带动风扇旋转。

-涡扇发动机与涡喷气发动机-

利用涡轮驱动涵道风扇产生推力的喷气发动机称为涡扇发动机。所有涡扇发动机都利用风扇/旁通气流和流经发动机核心的气流来产生推力。

仅依靠发动机核心气流产生推力的喷气发动机称为涡轮喷气发动机。这种发动机没有涵道风扇或旁通管道，因此所有进入发动机的空气都会依次流经压气机、燃烧室和涡轮。

最早的波音 707 和 DC-8 型号采用涡轮喷气发动机，而后来的型号则改用涡轮风扇发动机以降低噪音和燃油消耗。

旁通比

旁通比决定了涡扇发动机中旁通空气相对于发动机核心空气所提供的推力大小。

例如，787 的 Trent 1000 发动机的旁通比为 10:1，这意味着发动机的旁通空气产生的推力是核心气流产生的推力的 10 倍。

Trent 1000发动机

普惠JT9D是最早投入商业运营的高涵道比涡扇发动机之一，其涵道比高达5.0:1。该发动机曾用于1970年1月投入使用的波音747-100原型机，以及首款宽体双发喷气式客机——空客A300。

一般来说，涡扇发动机要被视为高涵道比发动机，其旁通空气产生的推力至少需要是核心气流的三倍。因此，其最小涵道比必须为3.0:1。

低涵道比涡扇

旁通比小于3.0:1的发动机通常被称为低旁通比涡扇发动机。与高旁通比发动机相比，这类发动机的进气风扇尺寸明显更小，旁通管道也更窄。

举个例子：

这是普惠JT8D发动机，它为几款窄体支线客机提供动力，例如DC-9、波音727和737-100/-200。该发动机型号中最强大的版本旁通比仅为1.7:1。

如今，低涵道比涡扇发动机主要应用于战斗机，因为它们在超音速飞行时比涡喷气发动机效率更高。（高涵道比发动机并非设计用于超音速飞行。）