问涡轮喷气发动机是什么东西？工作原理是什么?

涡轮喷气发动机应用喷气推进避免了火箭和冲压喷气发动机固有的弱点。因为采用了涡轮驱动的压气机，因此在低速时发动机也有足够的压力来产生强大的推力。涡轮喷气发动机按照“工作循环”工作。它从大气中吸进空气，经压缩和加热这一过程之后，得到能量和动量的空气以高达2000英尺/秒(610米/秒)或者大约1400英里/小时(2253公里/小时)的速度从推进喷管中排出。在高速喷气流喷出发动机时，同时带动压气机和涡轮继续旋转，维持“工作循环”。涡轮发动机的机械布局比较简单，因为它只包含两个主要旋转部分，即压气机和涡轮，还有一个或者若干个燃烧室。然而，并非这种发动机的所有方面都具有这种简单性，因为热力和气动力问题是比较复杂的。这些问题是由燃烧室和涡轮的高工作温度、通过压气机和涡轮叶片而不断变化着的气流、以及排出燃气并形成推进喷气流的排气系统的设计工作造成的。 飞机速度低于大约450英里/小时(724公里/小时)时，纯喷气发动机的效率低于螺旋桨型发动机的效率，因为它的推进效率在很大程度上取决于它的飞行速度；因而，纯涡轮喷气发动机最适合较高的飞行速度。然而，由于螺旋桨的高叶尖速度造成的气流扰动，在350英里/小时(563公里/小时)以上时螺旋桨效率迅速降低。这些特性使得一些中等速度飞行的飞机不用纯涡轮喷气装置而采用螺旋桨和燃气涡轮发动机的组合 -- 涡轮螺旋桨式发动机。 螺旋桨/涡轮组合的优越性在一定程度上被内外涵发动机、涵道风扇发动机和桨扇发动机的引入所取代。这些发动机比纯喷气发动机流量大而喷气速度低，因而，其推进效率与涡轮螺旋桨发动机相当，超过了纯喷气发动机的推进效率。 涡轮/冲压喷气发动机将涡轮喷气发动机(它常用于马赫数低于3的各种速度)与冲压喷气发动机结合起来，在高马赫数时具有良好的性能。这种发动机的周围是一涵道，前部具有可调进气道，后部是带可调喷口的加力喷管。起飞和加速、以及马赫数3以下的飞行状态下，发动机用常规的涡轮喷气式发动机的工作方式；当飞机加速到马赫数3以上时，其涡轮喷气机构被关闭，气道空气借助于导向叶片绕过压气机，直接流入加力喷管，此时该加力喷管成为冲压喷气发动机的燃烧室。这种发动机适合要求高速飞行并且维持高马赫数巡航状态的飞机，在这些状态下，该发动机是以冲压喷气发动机方式工作的。 涡轮/火箭发动机与涡轮/冲压喷气发动机的结构相似，一个重要的差异在于它自备燃烧用的氧。这种发动机有一多级涡轮驱动的低压压气机，而驱动涡轮的功率是在火箭型燃烧室中燃烧燃料和液氧产生的。因为燃气温度可高达3500度，在燃气进入涡轮前，需要用额外的燃油喷入燃烧室以供冷却。然后这种富油混合气(燃气)用压气机流来的空气稀释，残余的燃油在常规加力系统中燃烧。虽然这种发动机比涡轮/冲压喷气发动机小且轻，但是，其油耗更高。这种趋势使它比较适合截击机或者航天器的发射载机。这些飞机要求具有高空高速性能，通常需要有很高的加速性能而无须长的续航时间。

涡轮发动机（Turbine engine，或常简称为Turbine）是一种利用旋转的机件自穿过它的流体中汲取动能的发动机形式，是内燃机的一种。常用作飞机与大型的船舶或车辆的发动机。 按照发动机燃料燃烧所需的氧化剂的来源不同可分为火箭发动机和空气喷气发动机。火箭发动机自带氧化剂和火箭发动机。根绝氧化剂和燃烧剂的形态不同，又分为液体火箭发动机和固体火箭发动机。 涡轮发动机主要类型有：涡轮喷气发动机（主要用于军机）；涡轮风扇发动机（主要用于干线飞机和军机）；涡轮螺旋桨发动机（主要用于支线飞机）；涡轮轴发动机（主要用于直升机） 此外还有螺旋桨及风扇组合的浆扇发动机。从喷气推进方式来讲，还有冲压喷气发动机（主要用于导弹和靶机），采用间歇燃烧原理的脉冲喷气发动机，以及不同类型组合的发动机，如涡轮/冲压喷气发动机。 所有的涡轮发动机都具备压缩机(Compressor)、燃烧室(Cumbustion)、涡轮机(Turbine，也就是涡轮发动机之名的来源)三大部份。压缩机通常还分成低压压缩机(低压段)和高压压缩机(高压段)，低压段有时也兼具进气风扇增加进气量的作用，进入的气流在压缩机内被压缩成高密度、高压、低速的气流，以增加发动机的效率。气流进入燃烧室后，由供油喷嘴喷射出燃料，在燃烧室内与气流混合并燃烧。燃烧后产生的高热废气，接著会推动涡轮机使其旋转，然后带著剩余的能量，经由喷嘴或排气管排出，至于会有多少的能量被用来推动涡轮，则视涡轮发动机的种类与设计而定，涡轮机会和压缩机一样分成高压段与低压段。 虽然涡轮发动机可能有许多不同的运作原理，但最简单的涡轮型式可以只包含一个“转子”（Rotor），例如一个带有中心轴的扇叶，将此扇叶放置在流体中（例如空气或水），流体通过时对扇叶施加的力量会带动整个转子开始转动，进而得以从中心轴输出轴向的扭力。风车与水车这类的装置，可以说是人类最早发明的涡轮发动机原型。 依照不同的分类方式，涡轮发动机也可以分类成很多不同的型式。例如以燃烧室与转子的位置是否在一起来区别，就存在有属于外燃机一类的燃气涡轮发动机（Gas turbine），与属于内燃机的涡轮风扇发动机（Turbofan）。 如果将涡轮发动机反过来运作，则会变成一种输入力量之后可以将流体带动的设备，例如压缩机（compressor）与泵（pump）。 有些涡轮发动机本身具有多组扇叶，其中部分是用于自流体汲取动力，部分是用于推动流体，二者不能混为一谈。举例来说在大部分的涡轮扇叶发动机与涡轮螺旋桨发动机中，位于燃烧室之前的扇叶实际的作用是用于加压进气，因此应被视为是一种压缩机。真正的涡轮机部分是位于燃烧室后方的风扇，被燃烧后的排气推动产生动力，再透过传动轴将力量输送至主扇叶（涡轮风扇发动机）或螺旋桨（涡轮旋桨发动机）处，推动其运转。 发动机一些主要参数 发动机压力比：压力比是在发动机上两个不同地点之间的压力关系。 EPR=Pt7/Pt2(普惠公司JT系列) EPR=Pt4.95/Pt2（PW4000系列） 发动机涵道比：是指涡轮风扇发动机通过外涵的空气质量流量与通过内涵的空气质量流量之比。涵道比为1左右是低涵道比发动机，2~3左右是中涵道比发动机，4以上是高涵道比发动机。 发动机排气温度：用EGT来表示。涡轮进口总温是发动机最重要、最关键的参数，但是由于这里温度高，温度场不均匀，目前实际是测量涡轮排气温度间接反映涡轮进口温度的高低，限制EGT以保证涡轮进口温度不超过限制。 风扇转速：用n1表示。对于高涵道比涡扇发动机，由于风扇产生推力占绝大部分，风扇转速也是推力表征参数，在驾驶舱显示。 通常部件有：进气道、风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、喷管以及附件传动部分。压气机、燃烧室组成核心发动机。