嚴格來講,這些民航客機上所搭載的發動機應該稱之為「渦輪式風扇發動機」,它在外觀上與渦輪式螺旋槳發動機差別很大,但在工作原理上卻又頗為相近。
當渦輪螺旋槳發動機開始工作時,空氣會從發動機前方的壓縮葉片進入,成為壓縮空氣後會進入燃燒室與燃料充分混合併被點燃,此時高溫氣體會迅速膨脹並向後噴出,這些向後噴出的氣體會推動發動機後方的渦輪葉片,渦輪葉片再通過傳動軸將動能傳輸給發動機前方的齒輪箱,於是前方的螺旋槳便旋轉了起來。
通過渦輪式螺旋槳發動機的工作原理,你能夠看出搭載這種發動機的飛機是依靠什麼力量向前飛行的嗎?
並不是向後方噴射而出的高溫氣體,而是被前方螺旋槳加速後並迅速向後推出的空氣,這部分氣體又被稱之為「旁路空氣」。再來看看渦輪式風扇發動機,它的工作原理其實與螺旋槳發動機類似,不同的只是把露在外面的螺旋槳換成了裝在裡面的風扇。
當渦輪機開始工作,前方的風扇開始轉動,大量的空氣從前方湧入,但這些湧入的空氣會分為兩個部分。
一部分成為壓縮空氣進入燃燒室,最終成為高溫氣體從後方排出,而另一部分則直接被風扇推往後方,這部分直接被推往後方的空氣就是渦輪式風扇發動機的力量源泉,也就是我們所說的「旁路空氣」。顯然,無論是渦輪螺旋槳發動機,還是渦輪風扇發動機,向前的力都來自於葉片推動的旁路空氣,而不是直接向後噴出的高溫氣體,所以說這兩種發動機都不是真正意義上的噴氣式發動機。
真正的噴氣式發動機是完全依靠向後噴出的高溫氣體前進的,這種發動機通常只安裝在戰鬥機上。
渦輪螺旋槳發動機和渦輪風扇發動機雖然原理相似,但效率不同,在燃料消耗相同的情況下,螺旋槳飛機顯然效率更高,因為螺旋槳推動的所有空氣都是推動飛機前行的旁路空氣,而渦輪風扇發動機推動的空氣中有一部分要成為進入燃燒室的壓縮空氣。既然如此,為什麼民航客機都採用渦輪風扇發動機呢?因為螺旋槳發動機有一個劣勢,那就是飛不了太快。
螺旋槳飛機要想提升速度應該怎麼辦呢?
就得讓螺旋槳轉得更快,但螺旋槳轉動的速度是有極限的,因為一旦螺旋槳轉動的速度達到了音速,那麼就會產生激波,也就是在螺旋槳的尖端會出現一種楔形或錐形的空氣波,這會導致螺旋槳的效率直線下降。但渦輪風扇發動機就完全沒有這個問題,因為渦輪風扇發動機的進氣道進行了特殊的處理,氣流進入之後,速度會迅速降低,自然也就不會在風扇前面產生激波了。可見,兩種發動機可謂各有優劣,螺旋槳發動機效率高,但是速度慢,而渦輪風扇發動機雖然比較耗油,但速度快。對於民航公司來說,當然是選擇省油的螺旋槳發動機更為划算,可是你選擇了螺旋槳,別的公司都用渦輪風扇發動機,誰還會來坐你的慢吞吞飛機呢?這也是一種內卷啊。