发动机原理是什么现象

燃气涡轮发动机在航空领域的应用极为广泛，特别是作为飞机发动机的核心类型，被称作航空燃气涡轮发动机。这类发动机主要分为四种类型：涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机以及涡轮轴发动机。其中，涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机的使用最为普遍。

先前已经介绍了涡轮喷气发动机，虽然其燃油消耗较大，但在超音速飞行中却是不可或缺的选择。而在亚音速飞行，尤其是民用航空领域，涡轮风扇发动机因其经济性和高效性而受到广泛青睐。

涡轮风扇发动机，简称涡扇发动机，主要由轴流式压气机、环形燃烧室（或环管燃烧室）以及轴流式涡轮组成的核心机，以及由核心机驱动的风扇构成。为了更直观地理解其基本结构和原理，我们通过一个简化的涡扇发动机模型进行说明。

这个模型仅展示了发动机的主要部件，并未详细展示附属系统如润滑系统和启动系统等。模型中的各部件比例并不代表现实中的任何实际发动机，仅用于演示基本结构和原理。

涡扇发动机的推力来源于两个方面：一是核心机的燃气产生的推力，二是风扇旋转所产生的更大推力。由于风扇只能在较低的转速下运行，而压气机需要较高的转速，因此出现了二转子或三转子结构的涡扇发动机。

图1展示了三转子结构的涡扇发动机模型，其中高压涡轮与高压压气机同轴构成高压转子，中压涡轮与中压压气机同轴构成中压转子，低压涡轮与风扇同轴构成低压转子。三个转子轴线重合，且彼此之间存在空隙，不直接接触，固定在各自的轴承上，而轴承则安装在轴承机匣上。

为了确保三个转子能够在最佳的转速下运行，高压压气机具有高的转速，中压压气机的转速略低，而风扇的转速则最低。这种设计使得压气机能够在较少的级数下达到较高的压缩比。

图2则展示了3转子涡扇发动机的结构示意图，其中心部分与普通的涡轮发动机相似，采用了环形燃烧室，独特的部分在于其3转子的结构。风扇位于低压转子前端，外围是风扇包容机匣，用于保护风扇并安装附件装置。

图3详细描绘了3转子涡扇发动机的工作区域划分和气流走向。一部分空气经过风扇进入压气机，经过燃烧室、涡轮后从喷管，这部分称为内涵气流。大部分空气则经过风扇从核心机的外壳外环流过，称为外涵气流。这两种气流共同产生了发动机的推力。

内涵气流在经过风扇、中压压气机和高压压机后获得了较高的气压。而外涵气流则由风扇推动产生。这些气流在发动机内各自走向不同的路径，最终共同为飞机提供推力。

图4展示了安装在机翼下的涡扇发动机，外涵气流与内涵气流共同产生推力，推动飞机前进。

涡扇发动机因其高效性和适用性广泛被用于民航客机、货运机、运输机、轰炸机等各类大型飞机中。