渦噴/渦扇/渦槳

簡單地說，從外形上看，就像搭積木一樣，把壓氣機、燃燒室和渦輪這三大核心部件裝在一根管子（術語叫做"涵道"）里面，后面再加上加力燃燒室、噴管，就是一臺標準的渦輪噴氣發動機，簡稱渦噴。在渦噴的前端加上直徑較大的螺旋槳，就是渦輪螺旋槳發動機，簡稱渦槳。將渦槳的螺旋槳外邊套上一個管子（外涵道，原來的那根管子就叫內涵道），就成了渦輪風扇發動機，簡稱渦扇。當然，上邊說的只是為了便于理解而大大簡化的定義，而實際上遠遠沒有那么簡單，特別是從渦噴到渦扇的這一步。

渦噴、渦扇和渦槳的主要區別在于發動機的推力組成不同。

渦噴最簡單，根據牛頓第三定律--作用力等于反作用力，渦噴發動機把燃燒后的高溫高壓氣流以很高的速度排出噴管，相應地獲得一個向前的推力。渦扇和渦槳就復雜一點了，其推力組成除了噴管排氣的推力，還要加上前面風扇或螺旋槳向后吹風產生的拉力。

更詳細地說起來，就不能不提到我們平常所說的"渦噴費油，渦扇次之，渦槳省油"。為什么這么說呢？如前所述，渦噴發動機的推力是由噴管排氣產生的，但是排出的這股氣流還有很高的速度、溫度和壓力。當氣流噴出噴管后，其中殘余的熱能、動能和壓力能就不能對發動機總推力有任何貢獻，所以浪費了燃油，這種浪費是十分驚人的。渦噴發動機的優點在于：一方面，由于其迎風面積小，故總體阻力較小，雷達反射面積也相應減少，適合應用于主要在地面引導下遂行國土防空任務的高空高速截擊機上。另一方面，隨著超視距空戰的發展，對戰斗機高速巡航性能的重視又有所回升，而阻力較小的渦噴飛機可以較容易地實現超音速巡航。

渦扇發動機則不同。設計師們在渦扇發動機上采取了幾點措施，有效地利用了排氣中的殘余能量。首先，在發動機前部設置風扇，利用風扇排氣產生推力。這個風扇需要由后邊的渦輪驅動，當燃氣沖擊渦輪，驅動前部風扇的時候，由于其對渦輪做功，氣流的溫度、速度和壓力都有所下降，這就降低了排氣的能量損失。其次，在軍用渦扇發動機上，外涵道來流（風扇排氣）在加力燃燒室與高溫燃氣混合，被其加熱、加速、增壓，混合后排氣的總體溫度、速度和壓力進一步下降，但此時的總排氣質量上升，大幅度增加了總推力。在目前，只要設計上需要，渦噴發動機能達到的技術指標，渦扇發動機幾乎都能達到，由于耗油率顯著降低，在航程上又具有渦噴發動機無法比擬的巨大優勢，所以當今世界上的先進戰斗機均采用小涵道比的大推力渦扇發動機。

渦槳發動機的經濟性更好。在渦槳發動機的推力構成中，發動機排氣產生的推力微乎其微，甚至不到總推力的10％，燃燒室來的燃氣能量幾乎全部用來驅動前部的壓氣機和大直徑螺旋槳。于是，總體排氣的溫度、壓力都很低，甚至同周圍環境中的大氣的溫度壓力區別不大。同渦噴、渦扇相比，排氣速度也大幅下降，總排氣質量進一步提高。于是，渦槳發動機最省油。但是渦槳為什么沒有取代渦扇，成為主流選擇呢？這是因為渦槳發動機存在難以彌補的先天缺陷：飛行速度不能太高，不可能超過音速。了解空氣動力學的朋友都知道，任何飛行器在接近音速的時候會遇到一個巨大的難題--音障。當使用渦槳發動機的飛機時速達到700～900千米時，由于螺旋槳的直徑較大，槳尖的線速度就會接近甚至超過音速，于是出現巨大的噪音、阻力和振動，甚至會導致發動機空中解體。音障的問題可以通過使用大后掠角槳葉的方法得到部分緩解，但無法最終解決。同時，由于渦槳發動機的巨大迎風面積，相應的阻力也十分巨大。因此，渦槳發動機目前只在對速度和機動性要求不高的運輸機和轟炸機上采用。