【巧夺天工的原理！】讨论！涡轮喷气引擎做功的本质。
弱弱地讲一下我所知道的关于喷气引擎的原理，抛砖引玉，如有说错，欢迎拍砖！以前一直在想：燃气在火焰筒里快速膨胀，为什么不从前面排出，而直往后喷而驱动飞机的呢？我们知道脉冲引擎有簧片控制进气口，那么涡轮喷气引擎呢？
直到我请教了一位老师才恍然大悟！现在加上自己的理解讲给大家：
我们知道，燃烧膨胀本不能产生推力，如：煤气灶、喷灯，必须有间接的介质才能做功，如：内燃机（活塞）、火箭（动量守恒）。然而喷气引擎似乎做到了这一点：一根铁筒，自动地从一端吸气，燃气燃烧，另一端就排气产生推力，很神奇。这是为什么呢？也许你会说：“有涡轮在里面吹呗！” 这话不假，一个空的铁筒里面点上火确实不会有推力。但是这没有答到点子上！
为什么喷气引擎是“风扇”+燃烧室，燃气就做了功，而我自己在吹风机前面套个铁桶，里面点上火，燃气就没有做功呢？前辈们在如何直接利用燃气做功这个问题上可谓殚精竭虑，最后才有了巧夺天工的涡轮喷气引擎。
为了解答这个问题，要先说一下高速气体特有的一个重要性质——“管道口径扩大、流速反而上升”这一看似有违流体力学的现象。这是因为高速下的气流在收缩通道中会受到剧烈压缩，故出口口径增大时一口气减压、体积变大，所以速度反而上升（拉瓦尔喷管）。
再说涡轮机是如何利用这个效应的。关键是在燃烧室前的压气机里形成的气流必须是是接近音速的，而火焰筒是“大肚子”的，进入火焰筒的气流形成反常的“管道口径扩大、流速反而上升”的状态，达到“恒压燃烧”的效果（就是气体虽膨胀，而压力不变，全部向后高速排出），才能达到把热能转换成动能的目的。引擎不同阶段的压力不同（燃烧室压力低于压气机）形造成火焰筒里的“恒压燃烧”才是喷气引擎能持续工作，而快速膨胀的燃气却不会从前面排出的根本原因。
也只有压缩过的高速气体进入燃烧室，才能做功。试想，没有压缩的或流速和压缩度不够的气体进入火焰筒，点火，引擎肯定变炉子——不做有用功，只发热。
恒压燃烧就是燃气有效做功的本质！
其次，其实引擎吸、排气的流速是相同的（呵呵，很不可思议吧），这与火箭引擎是不同的。排气口的截面积大于进气口的截面积，流速相同，而流量变大，这正是燃气膨胀所做的功，推力也是由此而来。
因此，压气机和涡轮只是辅助设备，提供一个燃烧的环境，真正造成推力的不是涡轮，而是小小的火焰筒！请诸位好好体会一下“做有用功”四字背后包涵的前人的智慧！
有一种冲压式喷气发动机，就是一个大肚子的、有喷油嘴的空筒（一个大的燃烧室），没有压气机和涡轮。它工作在高超音速下（空空导_弹、空天飞机），发动机进气口处形成的激波取代压气机压缩了空气，空气在进入后也是减压加速，内部也是等压燃烧的环境。当然，它的排气口也比进气口大。从这种发动机上我们能更加直观地了解到喷气引擎工作的本质。它是一个能做功的空铁筒！ 学学热力学。 看来又有人准备动手做涡喷了？ 嗯，写的不错！！！ 回复【2楼】gzhuli咕唧霖
看来又有人准备动手做涡喷了？
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呵呵，有高手在做，我怎能轻举妄动~这可不是一般人能搞的 回复【4楼】summerstar
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高温合金不好加工啊。 我这样理解：你把一个燃气桶两端设计成一端口大，一端口小。然后分别放两个活塞，中间用用杆连接。想象，相同的压强下，压力是与表面积成正比。而连杆将两端联系起来了，构成了一个不平衡的系统，连杆好比那个涡轮轴。 至于不用涡轮的发动机什么的，我觉得可以这样理解，你在飞行器后面放炸_弹引爆获得推力，然后连续的引爆就是发动机了。 回复【6楼】hittiger杨乾坤
我这样理解：你把一个燃气桶两端设计成一端口大，一端口小。然后分别放两个活塞，中间用用杆连接。想象，相同的压强下，压力是与表面积成正比。而连杆将两端联系起来了，构成了一个不平衡的系统，连杆好比那个涡轮轴。 至于不用涡轮的发动机什么的，我觉得可以这样理解，你在飞行器后面放炸_弹引爆获得推力，然后连续的引爆就是发动机了。
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不太认同您的观点。
您第一个“压强传递”确有其事，比如水压机、液压千斤顶。但这与引擎的原理相去甚远。因为这种靠增加活塞面积使压力增大是以牺牲位移量为代价的——比如液压千斤顶压很多下才上升一点。只是因为前端压入的体积和末端压出的体积是相同的，体积守恒，截面积变大，位移减小，总能量守恒，系统没有向外界做功。
您的第二个观点，我认为冲压发动机不等于火箭、炮弹等，没有前端封闭的燃烧室，而是两端开口。所以靠的还是高速下空气“管道口径扩大、流速反而上升”的特性。
涡轮发动机和冲压发动机本质原理是一样的，要把握它的本质，思考它与火箭或螺旋桨推进原理的根本区别 喷气引擎做功核心过程
进入燃烧室前 空气压缩（流速逐段下降、密度上升）
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刚进入燃烧室 管道扩张（减压，密度下降，流速上升）
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在中间段燃烧 管道扩张（体积迅速增大，但因为管道扩张，所以密度不变、流速不变）//这就是“恒压燃烧”，此时虽流速、压力不变，
| 但截面积增大，单位时间内排出的气体质量多于吸入的气
| 体， 故而产生冲量。
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排气道中 扩张，气体减速、冷却，降低至与进气速度一致（与火箭不同吧），产生推力
这个过程中，前一级的压力总比后一级大，因此燃气才不会倒灌
可以参考《航空航天技术概论》北京航空航天大学出版社 吴永康等著 御坂美琴。。。顶。。。。。。 学在清华；玩在北大；死在北航自动化！
求解！！！ 回复【10楼】Core i7
学在清华；玩在北大；死在北航自动化！
求解！！！
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这是学生中流传的一句话.....切身体会啊.....
自动化累众所周知，更别说是北航。。课又难又多,机、电、控制理论。。具体就不展开说了，太多.....
不过还是有不少很有趣的科技活动的~ 像“冯如杯”、挑战杯、大学生电子设计竞赛，北航都有份。很充实！ 炮姐果然强大 回复【楼主位】summerstar夏夜的星空
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来自：帝都航空航天大学,问老师呀 谢谢高手来扫盲 不是学热机的，飘过 回复【12楼】cyr_hongfeng
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Female？ mark “其次，其实引擎吸、排气的流速是相同的（呵呵，很不可思议吧），这与火箭引擎是不同的。排气口的截面积大于进气口的截面积，流速相同，而流量变大，这正是燃气膨胀所做的功，推力也是由此而来。”
是这样么?我记得引擎工作不是有个参数是叫什么来着，貌似是排气速度与进气速度比，一般是2.几好像，当时看dicovery灾难现场里面讲一个空难事故的时候提到的 要形成气流自然要压力，方向就是由高到低，燃烧后气压升高要维持前方进气，进气自然要比燃烧室压力高。涡轮维持这个高压这好像不难理解吧，这就是巧夺天工？ 回复【8楼】summerstar 夏夜的星空
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没有对此有深入研究，不过认为进气的压力高于出气的压力是因为我讲的那个原理实现的，你要知道在整个空腔中气体是会四处扩散的，会造成进气端压力大，出气端压力小从平衡上要怎么实现呢？ 不知道你对物理可感兴趣，如果研究物理，很多时候就会吧物理问题等效模型化。有助于理解。再说一个例子，汽车后轮的差速器结构，会不会觉得很巧妙。但是如果你懂得模型等效化，就会把齿轮看做一些杠杆。然后你就会发现其实也没有多么巧妙。另外，你说的应该是没有错，不过不够本质。
你知道脉冲喷气发动机么，低速下可以运行的，你解释一下为啥脉冲发动机进气端需要在燃烧时把进气门关闭？
难道你也是宅男？炮姐头像。
其实感觉你和我是一类人，喜欢对任何未知领域探索。 回复【20楼】hittiger杨乾坤
回复【8楼】summerstar 夏夜的星空
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没有对此有深入研究，不过认为进气的压力高于出气的压力是因为我讲的那个原理实现的，你要知道在整个空腔中气体是会四处扩散的，会造成进气端压力大，出气端压力小从平衡上要怎么实现呢？ 不知道你对物理可感兴趣，如果研究物理，很多时候就会吧物理问题等效模型化。有助于理解。再说一个例子，汽车后轮的差速器结构，会不会觉得很巧妙。但是如果你懂得模型等效化，就会把齿轮看做一些杠杆。然后你就会发现其实也没有多么巧妙。另外，你说的应该是没有错，不过不够本质。
你知道脉冲喷气发动机么，低速下可以运行的，你解释一下为啥脉冲发动机进气端需要在燃烧时把进气门关闭？
难道你也是宅男？炮姐头像。
其实感觉你和我是一类人，喜欢对任何未知领域......
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呵呵，我也是宅男啊~male。 浅度宅+技术宅。
头像见笑了..借炮姐威名而已。。
你说的模型化思想我很赞同！
不过，“进气的压力高于出气的压力是因为我讲的那个原理实现的”也许你误解了我的意思，我指的“进气”不是“进气道处的压力”，而是被压气机（引擎前端很多级风扇和收缩的通道）压缩过的、“即将进入燃烧室的空气”。这些空气具有了很高的速度（接近音速）和压力（即使引擎是在低速下）。是指这些空气具有“管道口径扩大、流速反而上升”的特性。因此，进入“大肚子”的燃烧室就会减压增速。后面的也就说通了。进气道处的压力也是低压（大气压力）。
涡轮喷气引擎就是只有压气机末端那一小段压力很高，前后端压力都低于中间。
压气机提供的压缩气体是关键，否则一定会倒灌的。脉冲引擎就是没有压气机，燃烧时会倒灌，所以才在燃烧时关闭进气门，让气体只往后喷。 回复【18楼】bigallium10班陈大葱22号
“其次，其实引擎吸、排气的流速是相同的（呵呵，很不可思议吧），这与火箭引擎是不同的。排气口的截面积大于进气口的截面积，流速相同，而流量变大，这正是燃气膨胀所做的功，推力也是由此而来。”
是这样么?我记得引擎工作不是有个参数是叫什么来着，貌似是排气速度与进气速度比，一般是2.几好像，当时看dicovery灾难现场里面讲一个空难事故的时候提到的
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也许是这样。这一点记不太清了。
应该更正为“进、排气压强相等”合理一些
谢谢提醒！ 大气- 涡轮将大气高速吸入，形成高压气体 - 喷油燃烧，高压气体急速膨胀，流量剧增（因为出口大，所以压力不变，流量增加） - 喷出
音频功放就是这原理，说不准就参考功放做的，呵呵~
音频信号 - 电压放大 - 电流放大 - 输出
汽车发动机的涡轮增压也是这原理
谁给125的摩托加过涡轮增压器？估计能改成250的，哈哈 还是V3的原理好理解 有意思. 学习一下 炮姐直接用电磁炮就行了，涡轮什么的真是弱爆了.. 涡轮发动机的本质跟四冲程发动机类似,都是由吸气-压缩-燃烧-排气组成,只是涡轮发动机的这4个过程是在发动机不同部位同时连续进行的,压气机从进气口吸气并把空气压缩(相当于吸气-压缩冲程),燃烧室里喷燃料燃烧,燃气对涡轮做功带动压气机(燃烧做功的冲程),如果是涡轴发动机,输出功主要是由涡轮轴通过减速机输出的,涡喷发动机则由尾喷管喷出燃气做功. 楼主是个明白事理的人。来自“帝都。。。。”，嗯，只好研究技术，不可太明白社会之事理，否则会被“huishang”哦-----没有MG词吧？？ 不过现在有业余爱好者，烧钱的项目 回复【23楼】Soul.art单片猪
大气- 涡轮将大气高速吸入，形成高压气体 - 喷油燃烧，高压气体急速膨胀，流量剧增（因为出口大，所以压力不变，流量增加） - 喷出
音频功放就是这原理，说不准就参考功放做的，呵呵~
音频信号 - 电压放大 - 电流放大 - 输出
汽车发动机的涡轮增压也是这原理
谁给125的摩托加过涡轮增压器？估计能改成250的，哈哈
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呵呵，同意！简单来说就是这样！！
理解了之后就是这么简洁~ 谢谢楼主普及了 我以前就一直以为是因为前面那个风扇气体才没向前喷的 有些朋友似乎混淆了“冲压发动机”和“脉冲发动机”。
请细心的读者注意！这两者是不一样的！./emotion/em027.gif
脉冲爆震发动机我想大家应该都了解，就是用前端的簧片对气压的反应控制引擎交替的吸气、爆燃、排气。。这种结构使得它可以在低速前进时工作。不过它工作于特定的谐振状态，输出功率不好调节，且最佳飞行速度是650KM/H左右。
冲压发动机则在原理上类似于涡喷引擎，但利用超音速时进气道处的激波压缩空气，取代压气机。里面是“等压燃烧”的。它必须在接近音速时才能开始工作，但优势是重量轻、速度极高（可达到7~15马赫）。它现在常用于空战格斗时用的空空导_弹、和科研中的高速飞机，必须用火箭引擎或涡轮喷气引擎助推达到额定速度后才能启动。 回复【33楼】summerstar夏夜的星空
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爆震发动机以前德国在二战时的v2就是用的这个吧，现在也有很多在研究，主要是要提高其效率。随便做个也可以做出来但是效率不高。
冲压发动机分为超音速冲压发动机和亚音速冲压发动机吧。
超音速的压缩后的气体还是超音速的，亚音速的是压缩后是亚音速的气体。
超音速冲压发动机是研究的前沿，材料和结构都很困难，而且要在高空高速的时候启动，DIY没戏的。 最近流行的“无叶风扇”是不是类似的原理？ 回复【34楼】ssaweee
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爆震发动机以前德国在二战时的v2就是用的这个吧，现在也有很多在研究，主要是要提高其效率。随便做个也可以做出来但是效率不高。
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是V1
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