噴氣式航空發動機的誕生與發展

隨著人類社會的發展，活塞式發動機由於功率不足、高速性能不好等缺點，越來越不能滿足人們的出行和戰備需求。第二次世界大戰後，活塞式發動機漸漸退出了民航和軍機的主要舞台，僅在農林機、無人機、公務機等輕型飛機和直升機上還有應用。隨之到來的便是航空發動機的第二個時代——噴氣時代。

噴氣式發動機是一種直接反作用的推進裝置，低速的工質（空氣和燃料）經過增壓、燃燒後高速噴出，從而直接產生反作用力。與活塞式發動機相比，噴氣式發動機在重量和高速性能方面遠遠優於前者。其實早在1913年，法國工程師雷因·洛蘭就獲得了世界第一項噴氣式發動機專利，其工作原理為：空氣由進氣道進入，經供油系統後在燃燒室內燃燒，然後從推進噴管噴出產生推力。該原理與當今衝壓噴氣發動機十分相似，但受當時的材料工藝和製造水平所限而無法生產。

噴氣式發動機的工作原理

直到1937~1938年間，英國人惠特爾（Whittle）和德國人奧海因（Ohain）分別在雷因·洛蘭設計的發動機的基礎上，增加了壓氣機的設計，實現了對進入進氣道的空氣進行增壓，從而研製出了更加實用而高效的燃氣渦輪發動機。這類發動機主要由進氣裝置、壓氣機、燃燒室、燃氣渦輪和尾噴管組成。其工作原理為：空氣自進氣裝置進入發動機後，經壓氣機壓縮提高壓力，之後進入燃燒室與噴入的航空煤油混合後燃燒，形成高溫、高壓的燃氣，然後進入燃氣渦輪中膨脹做功，帶動渦輪高速旋轉並輸出驅動壓氣機和發動機其他附件所需的功率，而由燃氣渦輪噴出的燃氣則產生髮動機的推力。

1939年8月27日，一架He-178裝備了由奧海因改進設計的HeS3B發動機，成功進行了人類首次噴氣飛行，就此宣告了噴氣飛行時代的開始。這款HeS3B發動機是對奧海因最初設計的HeS1型發動機的改良，台架推力從265daN提高到了490daN。

第二次世界大戰後，隨著科學技術日新月異的發展，在惠特爾和奧海因成功的基礎上，航空發動機中的燃氣渦輪發動機家族迅速壯大，渦輪螺旋槳發動機、渦輪軸發動機、渦輪風扇發動機和槳扇發動機等相繼出現，並憑藉其遠優於活塞式發動機的性能，至今依舊是推動航空器飛行的主力。另外，除了航空工業外，燃氣輪機還被廣泛應用於船舶和電力等行業，成為推動社會進步發展的重要引擎。

參考文獻

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2. 劉大響, 陳光. 航空發動機:飛機的心臟[M]. 北京: 航空工業出版社, 2003;

3. 劉長福, 鄧明. 航空發動機結構分析[M]. 西安: 西北工業大學出版社, 2006.

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