喷气发动机是先进的吗（为什么喷气发动机）

文/航小北的日常科普

我想可能绝大部分城市的某一个公园里面都停放了这么一架老式的战机，这样的战机是很多人童年的回忆。而无论谁提起来这是什么，都会异口同声地说：这是一架喷气战斗机。

△停放在公园里的战机△

所以“喷气”两个字几乎跟现代飞机还有飞机的动力关联到了一起——战斗机尤为如此，而飞机尾部高速喷射的气流也是大家对这种飞机最深刻的印象。显然，在人们印象中的战斗机是要“喷气”的，所以称呼这种飞机的发动机为喷气发动机实至名归。

△黄豆吃多了的F-111飞机△

但是，事实上“喷气发动机”的说法有诸多不妥之处。

喷气发动机的英文是Jet Engine，这是现代航空发动机最早的名字，其历史甚至于可以推到二战前。第一个关于喷气发动机的专利出现在1921年，当时工程师们提出这种崭新的航空发动机就是希望这种发动机可以取代原有的活塞航空发动机。

大家对活塞发动机倒是不陌生，几乎现在所有的私家车都是采用的下图这种活塞发动机。在燃气的带动下发动机的活塞上下运动，从而输出动力。

△活塞发动机的结构示意图△

活塞发动机是喷气发动机出现之前飞机的主要动力来源，通过活塞发动机可以带动螺旋桨转动，螺旋桨则产生向前的拉力带动飞机起飞。这种活塞发动机不仅可以用在飞机上，还可以用在汽车上、轮船上、火车上、坦克上……总之，你只要知道，这种发动机跟你汽车上的活塞发动机没有本质区别，只是汽车上的活塞发动机驱动的是车轮，而飞机活塞发动机则驱动的是飞机的螺旋桨。

△活塞发动机驱动飞机螺旋桨△

但是随着飞机越飞越快，工程师们发现活塞发动机好像有点儿问题。一方面是因为螺旋桨转速太快，叶尖的速度甚至于会超过音速，所以螺旋桨想要产生更大的推力已经不可能了；另一方面也是因为巨大的螺旋桨会带来飞行的阻力，飞机根本就飞不快。

这个时候，工程师们就在想：我们是不是可以通过另一种方式来获得向前的推力，比如，向后喷射高速的气流？所以喷气发动机（Jet Engine）应运而生。

“Jet”这个单词就是“喷射”的意思，工程师们之所以会给这种新式的发动机取这种名字就是因为这独特的提供动力的方式，就好像气球向后喷气会获得向前的动力一样，这种发动机也是如此获得向前的动力。

△通过向后喷出高速气流获得向前的力△

所以空气会被这种发动机连续地吸入、压缩，然后送到燃烧室跟燃料混合后点燃，高温高压燃气驱动涡轮转动最后高速喷出去——这就是所谓的喷气发动机。

△喷气发动机结构△

而且对应的，既然用了Jet发动机的飞机，就是Jet飞机——也就是喷气飞机了。所以所谓的喷气发动机和喷气飞机就是这么来的——喷气指的是“推进方式”。

△螺旋桨飞机和喷气飞机△

自从出现之后，喷气发动机的结构不是一成不变的，而是经过了非常剧烈的变化。比如说有的喷气发动机前面加上了风扇，把排气速度降低了用来提高发动机效率；比如说有的喷气发动机前面加上了螺旋桨，排气速度会更低；再比如说有的喷气发动机前面加上个输出轴、驱动旋翼转动，装到了直升机上，直升机说了：为了我的红外隐身效果更好，你能不能不喷气了？

△喷气发动机的不同变体△

于是矛盾就出现了：喷气发动机不准喷气了，你说还怎么叫喷气发动机？喷气发动机装上了螺旋桨，那么喷气发动机跟原来驱动螺旋桨转动的活塞发动机有什么区别？就算别的不说，发动机的种类这么一大堆，你总得各自取个名字吧？

所以人们终于意识到问题不对了。似乎当时给喷气发动机取名字的时候太草率了，这个名字在描述这种新发动机的时候不准确。而在这种情况下一个新的名字：“涡轮燃气发动机”出现了。

我们刚刚说，新发动机的名字原来是来自于发动机的推进方式，但是新发动机的发展过程中推进方式不断变化，所以原来的名字就不适合了。然而在发动机的发展过程中，始终不变的东西只有一个：动力来源。

活塞发动机的动力来源是燃气推动活塞前后运动，而这种新式发动机的动力来源则是燃气推动涡轮转动。

涡轮的英文名字叫做“Turbine”，有人一直都不知道涡轮是什么，我只要拿出来一个东西，大家一下子就知道了。下面这个东西大家应该在房顶上都见过，风一吹就会转动。

△这是一种风力涡轮（Wind Turbine）△

所以涡轮简单来说就是流动的流体“吹”着转动起来的东西。如果是风吹动的，那就是风力涡轮（Wind Turbine），如果是高温燃气推动的，那就是燃气涡轮（Gas Turbine），如果是水流推动的，那就是水力涡轮（Water Turbine）。

而发动机能够运转起来，全靠高温燃气推动这种涡轮转动，所以我们说这是发动机的动力来源。无论这种发动机怎么变，它的动力来源是不变的，有异于传统的活塞发动机。

因此，有人提出来可以把新发动机称为“燃气涡轮发动机”（Gas Turbine Engine），再根据推进方式的不同，把燃气涡轮发动机分为“涡喷发动机”、“涡扇发动机”、“涡桨发动机”和“涡轴发动机”，等等。

△航空发动机中的燃气涡轮△

这么一来，之前说到的所有喷气发动机名称上遇到的问题都解决了。尤其是跟之前活塞发动机的名称统一了起来：活塞发动机是活塞驱动的发动机；燃气涡轮发动机是燃气涡轮驱动的发动机，所以燃气涡轮发动机显然是比喷气发动机更加科学、准确的叫法。

今天我们简单介绍了“喷气发动机”这个名称的诞生和变化的过程，并且简单说了一下这个名称为什么不如“燃气涡轮发动机”更加准确。

当然了，因为习惯的原因，在国外还是有很多航空发动机专业的工作人员称呼喷气发动机，这固然没有什么错，而且航空发动机到底叫什么名字并不影响人们研究这种机械。只是我们回顾喷气发动机的发展历史和名字的变化的时候，会感叹人类对于某一个事物的认识总是曲折前进的。