在成都试飞的战机谍照，已有一个非正式名称“歼-36或歼轰-36”。它独特的三发结构是议论的焦点：WS-15、超燃冲压、亚燃冲压、旋转爆震等各种关于这台发动机的猜测却让人摸不着头脑，今天让我们一起了解航空发动机的基础知识，了解飞机的心脏。

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活塞式发动机

从飞机发明到二战末期，那些顶着螺旋桨的飞机都安装着航空活塞式发动机。活塞式发动机和汽车上的四冲程发动机差不多。这种飞机的最高速度难以超过800km/h，因为此时螺旋桨的桨尖速度已近声速，形成的激波会导致工作效率急剧下降。

02

涡轮喷气发动机

喷气式发动机靠燃料增压燃烧产生的能量，将吸入的空气加速向后喷出来推动飞机。早期的涡轮喷气式发动机，有三个主件：压气机、燃烧室和涡轮机。

以轴流式（另一种是离心式）涡轮喷气式发动机为例，压气机的转子叶片旋转，从进气口吸入新鲜空气，空气进入由定子叶片和转子叶片交替排列组成的压气机，转子叶片负责将气流加速，定子叶片负责将气流减速、扩压、整流，两者配合逐步扩大空气流路的横截面积。

根据拉瓦尔原理（气体或液体通过一个逐渐收缩的通道时，通道横截面积减小，流速增加，压力降低，根据能量守恒，流速增加会导致内部能量损失，温度下降。反之亦然），空气在流过压气机的过程中就会减速、升温、被压缩。

压缩后的热空气进入燃烧室，与燃料混合点燃，产生巨量高温高压气体。高压燃气只能向后方流动，从尾喷管喷出推动飞机。在喷出喷管之前还会流经涡轮，吹动涡轮旋转，而涡轮和压气机是连在一根轴上的，这样也就驱动了压气机的转子旋转，完成工作循环。

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涡轮风扇发动机

涡轮喷气式发动机最大的问题就是燃料利用效率太低，喷出的气体仍然是炙热的，这说明燃料中有大量能量随着尾气跑了。

在涡轮喷气发动机前加一个巨大的风扇，这个风扇直径比压气机第一个风扇叶片大得多，与大风扇配套的涡轮从燃烧室的燃气中提取一份热量转化为驱动风扇旋转的机械能，增压扇叶同时具有螺旋桨和压缩空气的作用，能吸入大量空气。

内涵道就是涡喷发动机的压气机、燃烧室和涡轮这条空气流路，一部分空气进入内涵道与燃料混合燃烧做功，并推动涡轮带动风扇和转子叶片旋转。

另一部分空气会从涡喷发动机外围的空气流路（称“外涵道”）直接通过，像螺旋桨飞机那样提供推力。如果有需要，高温尾气还能在涡轮后补入燃料燃烧后排出，这就是战斗机的“开加力”，能用暂时的高油耗换取30%～200%的推力提升。

而“涵道比”就是指涡扇发动机外涵道与内涵道空气流量的比值。直观的表现就是涵道比越大，风扇的直径就越大。通常大涵道比的发动机推力大、燃烧效率高，但大风扇带来的阻力也会导致阻力迅速上升，无法高速飞行。因此涵道比4~9的大涵道比涡轮风扇发动机广泛应用于民航飞机和远程运输机，比如运-20配备的涡扇-20（WS-20）的涵道比约为8。而涵道比0.2~1的小涵道比涡轮风扇发动机则是战斗机的标配。比如，歼-20配备的涡扇15（WS-15）的涵道比约0.3。

而根据热机原理，较低的尾气温度代表较高的热力学效率，内外涵道气体混合后降低了尾喷气流的温度，大大提高喷出气体总质量，因此涡扇发动机既能克服油耗高的缺点又保有它原有的航速较高的优点。

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涡轮螺旋桨发动机

超大涵道比能进一步提高燃料利用率，去掉外涵道的外壳，把涡扇发动机的风扇扩大到极致变成裸露在外的螺旋桨，放弃尾气推力把燃气热能全部用来驱动螺旋桨，这就是涡轮螺旋桨发动机。它的燃料效率非常高，广泛用于今天的低速飞机。

由于同样使用螺旋桨，当飞行速度接近800km/h时，螺旋桨的桨尖速度会接近声速，形成激波带来的振动会导致螺旋桨无法稳定工作。

涡轮螺旋桨发动机

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“歼-36”用什么发动机

成飞的“歼-36”有三台发动机，网友普遍猜测在机腹的两台是涡扇-15（WS-15），而进气道在背面的那台猜测就五花八门了，有人猜是也是一台WS-15。有人根据机腹的加莱特（CARET）进气道分析，这是适合2.2马赫环境的超声速激波冲压进气道，由于这种进气道结构复杂死重较大，第三台发动机必然是特别高速的发动机，可能会使用亚燃冲压发动机或冲压爆震发动机。

而其他猜测更高速的超燃冲压发动机和旋转爆震发动机不太靠谱，这种发动机应该是为7代机准备。

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冲压式喷气发动机

当飞行器以超声速飞行时，空气无法及时躲避，会被飞行器表面压缩成压缩波，随着飞行器继续前进，压缩波不断叠加最终形成激波，激波非常薄，在激波中的空气压力、密度和温度都会急剧增加。

当飞行器以2马赫以上速度飞行时，就可以把喷气式发动机简化成冲压式喷气发动机。它把压气机用收缩的进气道替代，空气以超声速进入发动机后，被收缩的流道压缩、减速，中间圆锥形的定子叫作“压气锥”，空气被压气锥压缩产生激波面，从而显著减速增压升温。

这样超声速飞行器依靠本身的速度和进气道外形就完成了压气机将空气压缩并升温的任务。高温高压空气在燃烧室内与燃料混合并点燃，然后直接从尾喷口喷出，推动飞行器。

高超声速冲压发动机

由于压气机、涡轮都省掉了，冲压喷气发动机的基本结构中不需要任何旋转部件，结构大大简化、重量减轻、阻力减小，推重比高于其他类型的发动机，特别适合高速飞行任务。

当然，这种依赖激波压气的发动机一定要在飞行器达到超声速以后才能启动并工作，这样的特性使得它成为今天很多导弹的发动机，导弹会先使用助推火箭加速到超声速，然后再启动冲压发动机奔向目标。

当马赫数大于5时进入高超声速环境时激波情况更为复杂，燃烧室的温度会超过2500℃，这将导致氧气解离成氧离子，控制燃烧的难度进一步上升，因此高超声速冲压发动机需要特殊的通道设计。

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亚燃冲压和超燃冲压发动机

顾名思义，亚燃冲压发动机和超燃冲压发动机，区别在于压缩空气进入燃烧室阶段的速度不同。由于让燃料在高速气流中点火，相当于在台风中点火柴，想要维持平稳出力，技术难度非常高。

亚燃冲压发动机使气流进入燃烧室后继续减速至音速以下，以便维持稳定燃烧，同时还需要在排气口设置一个物理喉口，以维持进口气流状态。而超燃冲压发动机不需要布置这种喉口，不必让气流减速，当然维持稳定燃烧的技术难度也更高。

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旋转爆震发动机

在圆形的燃烧室中间放一个定子，让燃烧室形成一个环形通道，把燃料和氧化剂的混合气经过一圈喷嘴注入这个环形通道，给混合气加压，用高能点火器快速引燃高压混合气，这样燃烧速度会超过音速引起爆震，超声速燃气形成高压波，高压波堆积形成激波对外做功。继续注入新的混合气，在燃烧室内形成稳定的旋转燃烧，借此实现旋转爆震的自持。

旋转爆震发动机省去了传统发动机的多级增压部件，结构更加紧凑，重量更轻，理论上可以提供从静止到高超音速（7马赫）的宽速域推力，是未来新型航空发动机的研究重点。鸣镝-19或鸣镝-22有可能采用了这款发动机。

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编辑｜张毅

审核｜吴新

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