在現代航空領域，航空發動機無疑占據著舉足輕重的地位，它宛如航空器的“心臟”，為飛機的飛行提供著核心動力。其重要性不僅體現在對飛機性能、可靠性及經濟性的直接影響上，更是一個國家科技、工業和國防實力的重要象征。目前，我國已經構建起了完整的航空發動機產業鏈，這標志著我國在航空發動機領域取得了重大的突破和進展。
當下，我國在航空發動機領域成績斐然，已擁有一套完整的產業鏈。要知道，航空發動機作為飛機的核心部件，其重要性不言而喻，約占飛機整機價值量的 20% - 30%。它的設計研發水平以及制造工藝，都對飛機的性能和可靠性起著決定性的作用。當前市面上的航空發動機主要有渦噴、渦扇、渦槳、渦軸發動機這幾種類型。其中，渦扇發動機憑借著高效率、低油耗的顯著優勢，成為了當前大多數客機以及軍機的主要動力來源。航空發動機的全生命周期主要涵蓋研發、制造、維護這三個關鍵階段。由于它是飛機動力的直接提供者，所以在設計、研發、制造以及工藝等各個方面，都需要頂尖的科學技術作為支撐。它不僅直接影響著飛機的性能、可靠性和經濟性，其發展水平更是衡量一個國家科技、工業和國防實力的重要指標。
按照工作原理的差異，航空發動機可以劃分為活塞式和噴氣式。在早期，飛機幾乎都采用活塞式發動機，但由于其功率存在限制，僅適用于低速飛行。從 20 世紀 40 年代開始，噴氣式發動機逐漸成為了飛機的主要動力選擇。噴氣式發動機依據有無壓氣機，又主要分為渦輪發動機和沖壓發動機，而渦輪發動機目前是航空發動機領域的核心類型。
渦扇發動機憑借其高效率、低油耗的特點，成為了目前主流的應用類型。航空用燃氣渦輪發動機主要包括渦噴、渦扇、渦槳、渦軸發動機這幾種。不同的設計速度和油耗特性，決定了它們各自不同的應用場景。渦噴發動機雖然速度較高，但油耗也高，經濟性較差，因此逐漸被渦扇發動機所取代，目前主要應用于部分尚未退役的軍用二代戰機。渦扇發動機則以其高速度、中等油耗的優勢，成為了現在大多數客機和軍機的主要動力。渦槳發動機具有油耗低、推力較大的優點，但飛行速度受到一定限制，多用于低速運輸機、輕型飛機以及加油機等。渦軸發動機功率大、易于起動，主要作為直升機的動力來源。
一、航空發動機是航空器的“心臟”
航空發動機作為為航空器提供飛行所需動力的關鍵裝置，被譽為航空器的“心臟”。它是飛機動力的直接源頭，其設計、研發、制造以及工藝等各個環節，都需要頂尖的科學技術水平。它直接影響著飛機的性能、可靠性以及經濟性，在現代工業領域中占據著至關重要的地位，被贊譽為現代工業“皇冠上的明珠”。其發展水平更是一個國家科技、工業和國防實力的重要體現。目前，在世界范圍內，能夠獨立研制高性能軍用航空發動機的國家僅有美、俄、英、中等少數幾個國家。在民用領域，更是由美、英兩國形成了壟斷局面，這充分說明了該領域技術工藝門檻之高。
航空發動機在飛機整機價值量中占據著相當高的比例，約為 20% - 30%。作為飛機最為核心的部件，其性能直接關乎飛機的服役表現和可靠性。而且，航空發動機的工作環境極為嚴苛，內部結構十分復雜，這就對其設計制造提出了極高的要求。諸多因素共同導致了航空發動機的制造成本高昂、價值量巨大。一般來說，航空發動機制造成本約占整機制造價值的 20 - 30%，僅次于飛機機體結構。并且，機型越小，發動機價值占比越高；機型越大，發動機價值占比相對越低。
二、航空發動機分類
航空發動機通常由壓氣機、燃燒室、渦輪、排氣裝置等多個系統構成。壓氣機位于航空發動機進氣道的后方，其主要功能是吸收并壓縮空氣，從而提升氣體壓力。燃燒室處于壓氣機的后端、渦輪的前端，是發動機中提高燃氣溫度的關鍵裝置。從燃燒室流出的高溫、高壓燃氣會流入渦輪進行膨脹做功。渦輪是航空發動機的重要動力來源，它處于航空發動機中工作溫度最高、轉速最快的部位。從渦輪中噴出的高溫高壓燃氣，會在尾噴管中繼續膨脹，然后以高速從噴口向后排出，從而使航空發動機獲得推力。此外，由壓氣機、燃燒室以及驅動壓氣機的高壓渦輪組成的裝置，用于提供高溫高壓燃氣，被稱為燃氣發生器，它是發動機的核心部分，決定了發動機的整體性能，因此也被稱作核心機。
航空發動機從結構上可以分為活塞式和噴氣式兩種類型。噴氣式發動機按是否有壓氣機，主要分為燃氣渦輪發動機和沖壓式發動機。早期的飛機和直升機幾乎都采用活塞式發動機，但由于其功率有限，僅適用于低速飛行。自 20 世紀 40 年代以來，渦輪發動機逐漸成為現代飛機和直升機的主要動力。沖壓式發動機構造簡單、重量輕、推重比大、成本低，具有較好的經濟性。然而，它不能在靜止的條件下自行起動，需要借助其他發動機作為助推器，只有當飛機達到一定飛行速度后才能有效工作。這種不能自行起動的特性限制了它在航空器上的應用，目前僅應用于導彈和在空中發射的靶彈上。本文主要聚焦于航空燃氣渦輪發動機進行討論。
三、渦扇發動機高效率低油耗，是當前主流應用類型
航空燃氣渦輪發動機主要包括渦噴、渦扇、渦槳、渦軸發動機這幾種。發動機對飛機性能的影響十分顯著，不同的設計速度和油耗特性決定了它們各自不同的應用場景。渦噴發動機雖然速度較高，但油耗也高，經濟性較差，已經逐漸被渦扇發動機所取代，目前主要用于部分尚未退役的軍用二代戰機。渦扇發動機以其高速度、中等油耗的特點，成為了現在大多數客機和軍機的主要動力類型。渦槳發動機的最大速度相對較小、油耗偏低，主要適用于時速小于 800 千米的飛機，多用于低速運輸機、輕型飛機以及加油機等。渦軸發動機則主要作為直升機的動力來源。
渦噴發動機由于油耗較高，已經逐漸被渦扇發動機所替代。渦噴發動機的動力來源于尾噴管噴出的高溫高壓氣體。它由進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪、加力燃燒室、尾噴管、附件傳動裝置與附屬系統等多個部分組成。其工作原理是：空氣由進氣道流入，經過壓力機升壓后，為燃燒室提供高壓空氣。燃燒室將高壓空氣與燃料混合并進行燃燒，將其轉化為熱能，用于渦輪進行膨脹做功。最后，由尾噴管直接噴出，為飛機提供所需的推力。
雙轉子軸流式是渦噴發動機最為常見的類型。渦噴發動機按照壓氣機的不同，可以分為離心式和軸流式。其中，離心式為側向進氣，軸流式為軸向進氣。由于軸流式發動機效率較高、增壓比較大，所以當前推力較大的渦噴發動機均采用軸流式。根據轉子的不同，軸流式又可分為單轉子（單軸）和雙轉子（雙軸）兩種類型。單轉子結構內部構成較為簡單，造價成本較低，但壓縮效率有限，且耗油率高，目前只有法國“幻影”戰斗機所用的 M53 發動機采用這種結構。而雙轉子結構具有增壓比高、效率高、加速性好等優勢，除早期外，當前絕大多數渦輪噴氣發動機都是雙轉子發動機。
渦噴發動機油耗高、經濟性較差，目前已逐步被渦扇發動機替代，主要應用于部分尚未退役的軍用二代戰機。渦噴發動機的適航范圍非常廣泛，無論是低空亞音速飛行，還是高空超音速飛行，它都能夠勝任。而且，在高速飛行時，由于噴氣速度高，所以其高空高速性能良好，適合長時間高速飛行的飛行器。然而，由于渦噴發動機在產生推力的同時，會有大量高溫燃氣高速排出發動機，導致大量能量損失，因此其耗油相對較高，經濟性較差。目前，它已逐漸被渦扇發動機所取代，僅在部分尚未退役的二代戰斗機、中高空無人機、靶機等領域有所應用，在民用領域已基本被淘汰。
四、渦扇發動機推進效率較高，是當前主流發展方向
渦扇發動機的動力主要來源于風扇推力以及高溫高壓氣體向外噴出，其推進效率較高。從結構上來看，渦噴發動機主要由壓氣機、燃燒室和渦輪組成，而渦扇發動機則由風扇、外涵道、壓氣機、燃燒室和渦輪組成。可以說，渦扇發動機相當于在渦噴發動機的基礎上，增加了風扇及其外涵道的部分。根據推進效率的計算公式，當出口速度無限趨近進口速度時，推進效率無限趨近于 100%。渦扇發動機所具有的風扇和外涵道結構，可以降低發動機的出口速度，并利用這部分動能使外涵空氣加速，因此渦扇發動機具有更高的推進效率，其耗油率一般為渦噴發動機的 67%。
涵道比（Bypass ratio ，簡稱 BPR ）指的是外涵道與內涵道空氣流量之比，也被稱為流量比，它是影響渦扇發動機性能的一個重要參數。涵道比小于 2 - 3 的被稱為低涵道比渦輪風扇發動機，高于 4 - 5 的則稱為高涵道比渦輪風扇發動機。高涵道比渦輪風扇發動機具有排氣速度低、推進效率高、經濟性好等優點，適用于大型遠程旅客機和運輸機。同時，由于其迎風面積大，不宜于作超聲速飛行，所以一般戰斗機用的加力渦輪風扇發動機的涵道比通常小于 1.0。
小涵道比渦扇發動機具有低油耗、高速度的特點，主要應用于軍用戰斗機。小涵道比的發動機引擎，大部分動力來自驅動核心機的內進氣道尾氣，通常采用混合噴嘴，該噴嘴可以變形以調整推力的大小甚至方向。而且，高溫的尾氣經低溫的外進氣道氣流降溫后，有利于降低引擎的紅外特征。小涵道比渦扇發動機可用于超音速飛行，起飛推力大，巡航油耗低，加力比可達 1.6 - 2.0，能夠顯著提升飛機性能，主要應用于中高速飛機。當前，發達國家裝備的主戰斗機均以小涵道比渦扇發動機為主。
大涵道比渦扇發動機具有低油耗、長續航的優勢，主要應用于軍用運輸機和民航客機。涵道比高的引擎，大部分動力來自由風扇加速的外進氣道空氣，外進氣道往往較短，內進氣道的尾氣不與外進氣道氣流混合，而是由噴嘴單獨排出。高涵道比引擎在次音速時具有非常好的能效，可以有效延長飛行續航，滿足軍民用運輸機與寬體客機長途飛行的需求。在民機領域，由于其噪聲低、續航強的特點，自 20 世紀 60 年代后，大涵道比渦扇發動機廣泛應用于新型旅客機，形成了民航客機“風扇化”的浪潮，像波音 747 等飛機都采用了這種發動機。在軍機領域，它可以滿足軍用運輸機遠程運輸的需求，例如 C - 5 銀河運輸機等。
五、渦槳發動機推力大但速度受限，現多用于中小型飛機
渦槳發動機具有重量輕、耗油率低、起飛推力較大的優點，但飛行速度受到一定限制。渦輪螺旋槳發動機的主要特點是，將燃氣發生器產生的大部分可用能量由動力渦輪吸收并從動力軸上輸出，用于帶動飛機的螺旋槳旋轉。螺旋槳旋轉時把空氣排向后面，從而產生向前的拉力，使飛機向前飛行。與活塞式發動機相比，渦槳發動機具有重量輕、振動小等優勢；與渦
