喷气式航空发动机的诞生与发展

随着人类社会的发展，活塞式发动机由于功率不足、高速性能不好等缺点，越来越不能满足人们的出行和战备需求。第二次世界大战后，活塞式发动机渐渐退出了民航和军机的主要舞台，仅在农林机、无人机、公务机等轻型飞机和直升机上还有应用。随之到来的便是航空发动机的第二个时代——喷气时代。

喷气式发动机是一种直接反作用的推进装置，低速的工质（空气和燃料）经过增压、燃烧后高速喷出，从而直接产生反作用力。与活塞式发动机相比，喷气式发动机在重量和高速性能方面远远优于前者。其实早在1913年，法国工程师雷因·洛兰就获得了世界第一项喷气式发动机专利，其工作原理为：空气由进气道进入，经供油系统后在燃烧室内燃烧，然后从推进喷管喷出产生推力。该原理与当今冲压喷气发动机十分相似，但受当时的材料工艺和制造水平所限而无法生产。

喷气式发动机的工作原理

直到1937~1938年间，英国人惠特尔（Whittle）和德国人奥海因（Ohain）分别在雷因·洛兰设计的发动机的基础上，增加了压气机的设计，实现了对进入进气道的空气进行增压，从而研制出了更加实用而高效的燃气涡轮发动机。这类发动机主要由进气装置、压气机、燃烧室、燃气涡轮和尾喷管组成。其工作原理为：空气自进气装置进入发动机后，经压气机压缩提高压力，之后进入燃烧室与喷入的航空煤油混合后燃烧，形成高温、高压的燃气，然后进入燃气涡轮中膨胀做功，带动涡轮高速旋转并输出驱动压气机和发动机其他附件所需的功率，而由燃气涡轮喷出的燃气则产生发动机的推力。

1939年8月27日，一架He-178装备了由奥海因改进设计的HeS3B发动机，成功进行了人类首次喷气飞行，就此宣告了喷气飞行时代的开始。这款HeS3B发动机是对奥海因最初设计的HeS1型发动机的改良，台架推力从265daN提高到了490daN。

第二次世界大战后，随着科学技术日新月异的发展，在惠特尔和奥海因成功的基础上，航空发动机中的燃气涡轮发动机家族迅速壮大，涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、涡轮风扇发动机和桨扇发动机等相继出现，并凭借其远优于活塞式发动机的性能，至今依旧是推动航空器飞行的主力。另外，除了航空工业外，燃气轮机还被广泛应用于船舶和电力等行业，成为推动社会进步发展的重要引擎。

参考文献

1. 闫晓军. 典型航空发动机结构对比与分析[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2011;

2. 刘大响, 陈光. 航空发动机:飞机的心脏[M]. 北京: 航空工业出版社, 2003;

3. 刘长福, 邓明. 航空发动机结构分析[M]. 西安: 西北工业大学出版社, 2006.