为什么有的喷气飞机也有螺旋桨

科普中国网 2017-08-28

　　作者：颜思铭

　　一般人印象中的喷气飞机机身上是没有螺旋桨的。但是，有些飞机在飞行时发动机在向后喷气，同时还装有螺旋桨。这是什么原因呢？

　　我们先来看一下空气喷气发动机的工作原理。空气流入喷气发动机后，先经过很多叶片组成的压气机。空气被压气机压缩后，形成高压空气进入燃烧室，与燃料混合燃烧，成为具有很大能量的高温燃气并向后喷出。这些高温高压气体喷出时，会推动一级或多级涡轮高速转动，同时也会带动压气机转动。流过涡轮的高温高压气体从尾喷管高速向外喷出。向后喷出的气体会对发动机产生向前的推力，这就是目前的“涡轮喷气发动机”（简称涡喷发动机）的工作原理。

　　为了进一步提高喷气发动机的效率，有人在涡喷发动机的前面加了一个直径较大的风扇，形成“涡轮风扇发动机”（简称涡扇发动机）。通过风扇的空气有一部分从压气机、燃烧室等部件的外侧通道流过，称为“外涵气流”；一部分空气则照常流过压气机和燃烧室进行燃烧并向后高速喷出，这部分空气称为“内涵气流”。外涵气流与内涵气流的流量比值，被称为“涵道比”。涵道比小的涡扇发动机主要用于轰炸机和攻击机，涵道比大的涡扇发动机主要用于客机和运输机。

　　涡扇发动机喷出的气流速度和温度都相对较低，有助于改善低速飞行时的效率，并降低耗油量。因此，现在的飞机基本都采用涡扇发动机。但飞机在高速飞行特别是超声速飞行时，涡扇发动机的效率变差。因此，战斗机的涡扇发动机都安装加力燃烧室来解决这个问题，而民用飞机由于一般无需超声速飞行，所以不必安装加力燃烧室。

　　如果在涡喷发动机的前面再加一个由涡轮机带动的螺旋桨，就成了“涡轮螺旋桨发动机”（简称涡桨发动机）。这种发动机一般安装于对速度要求不高（一般为400～800千米/时）而对低油耗要求较高的飞机上。它和传统的螺旋桨飞机不同，本质上还是由涡轮带动的，烧的是煤油；而传统的螺旋桨飞机则由活塞式发动机带动，烧的是汽油。

　　除了上述几种喷气发动机以外，还有一种不需要压气机和涡轮的喷气发动机，那就是“冲压发动机”。飞机在高速飞行时，流经发动机的空气速度很快，已经具有较强的压力。因此，直接利用进气道对空气的压缩就可以得到具有足够压强、直接进入燃烧室做功的空气，而无需使用压气机。这种发动机的好处是由于不采用复杂的压气机而使其结构简单，缺点是这种发动机必须在2倍声速以上的高速时才能工作，因此首先要采用其他手段使飞机达到所需的飞行速度。