2.1.1　涡喷发动机的工作原理

2.1.1　涡喷发动机的工作原理

涡喷发动机是一种通过喷出高速燃气获得推力的动力装置。如图2-1所示，涡喷发动机主要由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管等组成。其中，压气机、燃烧室和涡轮所组成的装置又被称为核心机。此外，为了增大推力，某些军用涡喷发动机还会在涡轮后布置加力燃烧室，如图2-2所示，开启加力燃烧室时，能够短时间内获得更大的推力，大幅度提高飞行速度。

图2-1　涡喷发动机结构示意

1—吸入；2—低压压缩；3—高压压缩；4—燃烧；5—排气； 6—热区域；7—涡轮机；8—燃烧室；9—冷区域；10—进气道

图2-2　加力式涡喷发动机结构示意

涡喷发动机工作时，首先，前方空气经过进气道后进入发动机，在压气机中被压缩，空气体积减小、压力增大；其次，进入燃烧室，并与喷入的燃料混合燃烧，燃料中的化学能转化为热能；再次，高温、高压燃气进入涡轮膨胀做功，使涡轮高速旋转并输出驱动压气机及其他附件的功率；最后，燃气经尾喷管高速喷出。对于加力式涡喷发动机而言，涡轮喷出的燃气在加力燃烧室中再次喷油燃烧，燃气温度进一步提高，瞬间增大发动机推力。根据作用力与反作用力的原理，高速喷出的燃气对发动机产生反作用力（图2-3），而空气（包括燃气和空气）反作用力的轴向合力就是涡喷发动机产生的推力。

图2-3　航空燃气涡轮发动机地面试验中喷出的燃气

由于高速喷出的高温燃气仍具有动能和热能，燃料产生的一部分能量未能得到利用而直接排出，能量损失较大，因此，相对来说，涡喷发动机耗油率较高，经济性较差，尤其在低速条件下更为显著。但随着飞行速度的提高，涡喷发动机的经济性不断提升，因此，涡喷发动机更适合高速飞行器。对于无人机而言，涡喷发动机适用中/大型、中/高空（飞行高度为3 000～18 000 m）、亚声速/超声速无人机（Ma=0.7～2.5）。