出品：科普中国
作者：王明志
策划：武玥彤
监制：光明网科普事业部
网友提问：飞机涡轮风扇发动机的优点是什么？
专家解答：
飞机是有动力的重于空气的飞行器，所以动力装置对飞机而言极为重要，将其称为飞机的心脏其实一点不为过。到目前为止，飞机的动力装置已经从活塞式发动机发展到燃气涡轮发动机，其中燃气涡轮发动机又发展出直接产生推力的涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机，以及输出轴功率的涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。
涡轮喷气发动机与涡轮风扇发动机的相同之处在于都是直接反作用式喷气发动机，但两者结构上的差异主要是：涡轮喷气发动机前端是压气机，而涡轮风扇发动机的前端是风扇；涡轮喷气发动机是单涵道，而涡轮风扇发动机有内外两个涵道，内涵道部件与涡喷发动机基本相同，外涵道的风扇由内涵道的转子带动旋转，所以，涡轮风扇发动机具有涡轮喷气发动机所没有的气动参数“涵道比”，指的就是外涵道空气流量与内涵道空气流量之比。涡轮风扇发动机之所以成为目前航空发动机的主流，主要得益于它的两大显著优点。
首先，推力大。涡轮喷气发动机的推力来自尾喷管喷出的高速燃气流产生的反作用力，而涡轮风扇发动机的推力是内外两个涵道高速喷流产生反作用力的总和，所以，在核心机相同条件下，涡轮风扇发动机的推力明显大于涡轮喷气发动机。例如，典型第二代战斗机F-4上装备的J79涡轮喷气发动机，基本属于顶峰时期的第三代涡轮喷气发动机，推重比为4.7，推力为83千牛；而典型第三代战斗机F-16上装备的F100-PW-220涡轮风扇发动机，属第三代涡轮风扇发动机，推重比达到7.4，推力为128千牛。因此，装备涡轮风扇发动机的第三代战斗机具有非常突出的中低空亚、跨音速机动性。
其次，耗油率低。涡轮喷气发动机存在一个明显的缺点，就是耗油率高。对作战飞机而言，这使一次加油的航程缩短，作战半径相应缩短；对民航机而言，这降低了一个航次的经济性。而涡轮风扇发动机有内外两个涵道，它的总空气流量比单涵道的涡轮喷气发动机要大，排气速度又低于涡轮喷气发动机，并且提高了发动机的增压比和涡轮前温度，因此涡轮风扇发动机的耗油率至少比涡轮喷气发动机低约15%～20%，推进效率提高。配装涡轮风扇发动机后，作战飞机的远程作战能力得到明显提高，民用飞机的经济性得到显著改善。
战斗机用涡轮风扇发动机目前以F119-PW-100和F135-PW-100为代表，已经发展到第四代，并且还在不断发展的过程中。国外正在积极研制推重比15量级的新一代战斗机发动机，今后发动机技术上还取得新的突破，涡轮风扇发动机的综合效率还会进一步提高。
J79型涡轮喷气发动机（图片来自网络）
F100-PW-220发动机（图片来自网络）
试验台上的F135-PW-100发动机（图片来自网络）
王明志，1980年6月加入空军，1991年获军事学硕士学位，2000年获军事学博士学位。曾任航空兵部队作训参谋、副团长、教研室副主任、主任。先后在《外国军事学术》、《空军军事学术》、《外国空军军事学术》、《中国空军》、《航空杂志》等发表论文、译文30余篇；1996年以来为《世界军事年鉴》“航空武器装备”类目撰稿人；担任3本教材的主编、副主编；获军队科技进步三等奖1项，空军军事理论研究成果一等奖1项，二等奖和三等奖多项。
