涡轮喷气发动机的发展历史

二战前，所有的飞机都使用活塞发动机作为动力。这种发动机本身不能产生前进动力，需要驱动一个螺旋桨使其在空中旋转，从而推动飞机前进。活塞发动机和螺旋桨的这种组合一直是飞机固定的推进方式，很少有人质疑。

到了20世纪30年代末，特别是二战时期，由于战争的需要，飞机的性能发展很快，飞行速度达到700-800 km/h，高度达到10000米以上。然而，人们突然发现螺旋桨飞机似乎达到了极限，即使工程师将发动机功率从1000千瓦提高到2000千瓦甚至30000米。问题出在螺旋桨上。当飞机时速达到800公里时，螺旋桨尖因为一直在高速旋转，实际上已经接近音速了。这种跨音速流场的直接后果就是螺旋桨效率急剧下降，推力下降。同时螺旋桨迎风面积大，带来的阻力更大。而且随着飞行高度的增加，大气层变薄，活塞式发动机的功率也会急剧下降。这些因素综合在一起，决定了活塞式发动机+螺旋桨的推进模式已经走到了尽头。为了进一步提高飞行性能，必须采用全新的推进方式，喷气发动机应运而生。

喷气推进的原理大家都很熟悉。根据牛顿第三定律，所有作用在物体上的力都有大小相等方向相反的反作用力。喷气发动机工作时，从前端吸入大量空气，燃烧后高速喷出。在这个过程中，发动机对气体施加力使其向后加速，气体也给发动机一个反作用力推动飞机前进。事实上，这个原理已经应用于实践很久了。我们玩的鞭炮是靠尾部喷出的火药气体的反应飞上天的。随着航空燃气轮机技术的发展，人们在涡喷发动机的基础上，根据增压技术的不同，发展出了冲压发动机、脉冲发动机等多种喷气发动机；根据输出能量的不同，有涡扇发动机、涡桨发动机、涡轴发动机和螺旋桨风扇发动机。

喷气发动机虽然在低速时油耗高于活塞发动机，但其优异的高速性能使其迅速取代后者，成为航空发动机的主流。