高涵道比渦扇發動機：現代民用航空的動力核心

在民用航空工業中使用的噴氣發動機主要有三種類型：高涵道比渦扇發動機、低涵道比渦扇發動機和渦噴氣發動機。當然還有其渦輪軸發動機等

高涵道比渦扇發動機是目前商用飛機上最流行的噴氣發動機類型。它是迄今為止最安靜、最清潔、最高效的噴氣發動機設計，并且針對亞音速（約80%音速）飛行進行了優化。

目前所有運營中的噴氣式客機都采用高涵道比渦扇發動機，只有少數老舊飛機例外，例如道格拉斯 DC-9、圖波列夫 Tu-154 和波音 737 的早期型號。

這是勞斯萊斯Trent 1000發動機，一款現代化的高涵道比渦扇發動機，為波音787提供動力：

發動機前端有一個大型涵道風扇，它連接到一根貫穿發動機核心的軸上。其他一些發動機部件，例如壓縮機和渦輪機，也連接到這根軸上。

這個風扇會高速旋轉，將空氣吸入發動機。

大部分空氣將繞過燃燒室，流經發動機核心。這部分空氣被稱為“旁通空氣”，它負責產生發動機的大部分前進推力。

剩余的空氣將流經發動機，在那里產生旋轉涵道風扇所需的力

目前進入發動機核心的空氣首先會被一系列葉片（稱為壓縮機）壓縮。空氣在經過多級壓縮后，壓力會隨著向內移動而不斷增加。

接下來，空氣將進入燃燒室，在那里與燃料混合并點燃，從而產生爆炸性的能量爆發。

這會使燃燒室內的熱空氣噴射到發動機后部的渦輪機上。空氣會帶動渦輪葉片轉動，然后從發動機噴嘴排出。空氣離開發動機時，會產生一定的向前推力。

▲ 綠色：壓縮機 | 紅色：燃燒室 | 黃色：渦輪機

如前所述，渦輪機、壓縮機和涵道風扇都連接在同一根軸上。因此，當空氣旋轉渦輪葉片時，會帶動軸旋轉，進而帶動風扇旋轉。

-渦扇發動機與渦噴氣發動機-

利用渦輪驅動涵道風扇產生推力的噴氣發動機稱為渦扇發動機。所有渦扇發動機都利用風扇/旁通氣流和流經發動機核心的氣流來產生推力。

僅依靠發動機核心氣流產生推力的噴氣發動機稱為渦輪噴氣發動機。這種發動機沒有涵道風扇或旁通管道，因此所有進入發動機的空氣都會依次流經壓氣機、燃燒室和渦輪。

最早的波音 707 和 DC-8 型號采用渦輪噴氣發動機，而后來的型號則改用渦輪風扇發動機以降低噪音和燃油消耗。

旁通比

旁通比決定了渦扇發動機中旁通空氣相對于發動機核心空氣所提供的推力大小。

例如，787 的 Trent 1000 發動機的旁通比為 10:1，這意味著發動機的旁通空氣產生的推力是核心氣流產生的推力的 10 倍。

Trent 1000發動機

普惠JT9D是最早投入商業運營的高涵道比渦扇發動機之一，其涵道比高達5.0:1。該發動機曾用于1970年1月投入使用的波音747-100原型機，以及首款寬體雙發噴氣式客機——空客A300。

一般來說，渦扇發動機要被視為高涵道比發動機，其旁通空氣產生的推力至少需要是核心氣流的三倍。因此，其最小涵道比必須為3.0:1。

低涵道比渦扇

旁通比小于3.0:1的發動機通常被稱為低旁通比渦扇發動機。與高旁通比發動機相比，這類發動機的進氣風扇尺寸明顯更小，旁通管道也更窄。

舉個例子：

這是普惠JT8D發動機，它為幾款窄體支線客機提供動力，例如DC-9、波音727和737-100/-200。該發動機型號中最強大的版本旁通比僅為1.7:1。

如今，低涵道比渦扇發動機主要應用于戰斗機，因為它們在超音速飛行時比渦噴氣發動機效率更高。（高涵道比發動機并非設計用于超音速飛行。）