基本介紹
發動機機基本結構
活塞發動機和燃氣渦輪發動機都是內燃機，並且有一個類似的工作循環;即進氣、壓縮、燃燒、膨脹和排氣。空氣被吸入並壓縮，然後注入燃油進行燃燒，熱的燃氣然後膨脹，並且提供了超過壓縮所需要的多餘功率，最終排放出去。在活塞發動機和噴氣發動機中，均通過增加進氣量和壓力比來提高工作循環的效率 。
噴氣發動機是一種燃氣渦輪發動機。噴氣發動機通過把相對少量的空氣加速至很高的速度從而產生推力，這與螺旋槳發動機相反，它是通過把大量的空氣加速至較低的速度從而產生推力。一部分燃燒空氣的膨脹發生在噴氣發動機的渦輪部分，這為驅動壓縮機提供了必要的功率，而其餘的膨脹則發生在尾管的噴嘴中，它把燃氣加速形成高速的噴流從而產生推力 。如下圖所示
空氣與發動機基本結構空氣工作循環
在理論上，噴氣發動機更加簡單，而且更直接地把熱能(燃氣的燃燒和膨脹)轉換成機械能(推力)。活塞發動機或往復式發動機必須利用它的所有活動部件，才能把熱能轉換成機械能，然後通過旋轉螺旋槳最終轉換成推力。
噴氣發動機相比活塞發動機的一個優勢就是在高空和高速條件下噴氣發動機能夠產生非常巨大的推力。實際上，噴氣發動機的效率隨著高度和速度的增加而增加 。
儘管螺旋槳驅動的飛機不像噴氣機那樣有效率，特別是在現代航空所需要的更高的高度和巡航速度方面，而螺旋槳驅動的飛機相比噴氣機為數不多的優勢之一是幾乎在起飛滑跑的開始就可以獲得最大的推力。在起飛時，噴氣發動機的最初輸出推力相對較低，在達到較高的速度之前不會達到峰值效率。風扇噴氣發動機或渦輪風扇發動機的發展幫助解決了這個問題，實際上，它是純噴氣發動機(渦輪噴氣)和螺旋槳發動機之間的一個折中。
和其他燃氣渦輪發動機一樣，渦輪風扇發動機的核心是燃氣發生器——它是發動機中產生熱的高速燃氣的部分。和渦輪螺旋槳類似，渦輪風扇有一個低壓渦輪部分，它使用了燃氣發生器產生的大部分能量。低壓渦輪安裝在穿過燃氣發生器空心軸的同心軸上，並在發動機的前端把它連到一個導管風扇上 。
空氣在發動機中工作循環核心氣流與外涵氣流
空氣進入發動機，穿過風扇，並分離進入兩個獨立的氣道。一些氣流繞過發動機核心而環繞著流過，因此就像它的名字一樣叫外涵空氣;進入發動機給燃氣發生器使用的空氣是核心氣流。繞過發動機核心的空氣量與進入燃氣發生器的空氣量之比決定了渦輪風扇發動機的涵道比。渦輪風扇能夠高效地把燃油轉換為推力是因為它們產生了分布於大的風扇圓盤面積上的低壓能量。而渦輪噴氣發動機利用燃氣發生器的全部輸出以高速地排放噴氣的形式產生推力，冷的低速外涵空氣產生的推力占渦輪風扇發動機產生推力的30%～70% 。
工作原理
發動機結構方案
風扇導葉可調， 由低壓渦輪驅動。核心機驅動風扇級導葉可以進行大角度調節， 由高壓渦輪驅動。 在核心機驅動風扇級和高壓壓氣機之間有一個核心涵道， 該涵道後有可變面積的涵道引射器， 前外涵和核心涵道的氣流在此摻混後通過後涵道流向可變面積的後涵道引射器 ， 再與低壓渦輪後的核心氣流摻混， 進入加力燃燒室。 導向器可調的低壓渦輪，可以調節高、低壓渦輪之間的功分配以使發動機在兩種模式下工作時都能得到最佳的轉速匹配。後涵道引射器可以用於調節發動機總涵道比和風扇工作點 。
工作模式
（1）單外涵模式： 選擇閥門關閉， 前風扇出口的所有氣體都將經過核心機驅動風扇級，核心機驅動風扇級的導葉開到最大來保證足夠的流通能力， 氣體大部分通過核心機，小部分氣體通過核心涵道流到後涵道引射器， 在後涵道引射器的下游與核心氣流混合。 低壓渦輪導向器開到最大，保證核心機滿足核心機驅動風扇增加功的需求。涵道引射器開大， 後涵道引射器和噴管喉道面積被設定為適當的大小來保持所需的涵道比和背壓，以給加速或超音巡航狀態提供高的單位推力。
2）雙外涵模式：選擇閥門打開，核心機驅動風扇級的導葉關小來減小核心機空氣流量， 增大總涵道比。 涵道引射器被調節到適當的位置來保證內外涵道的靜壓平衡。 低壓渦輪導向器關小來減輕核心機的負荷，增大低壓轉子的負荷。 後涵道引射器和噴管喉道面積被設定為適當的大小來保持所需的涵道比和風扇背壓，以給亞音巡航狀態提供較小的耗油率。
脈衝爆震加力燃燒室
2001 年，Mawid 等 在現有渦扇發動機基礎上對加力燃燒室進行了改造，採用環形混合器、沿周向均勻分布 18 個多層脈衝爆震管，如圖 5 所示。該研究在確定的海平面靜態推力條件和確定的發動機尺寸下進行。根據流經脈衝爆震加力燃燒室的發動機核心氣流比例，同樣通過採用多維 CFD 和循環分析，進行帶有脈衝爆震加力燃燒室的渦扇發動機性能的計算。然而，結果顯示相比常規加力渦扇發動機，其推力略微降低。Mawid 將這種性能降低的原因歸結為：
（1）通過脈衝爆震加力燃燒室內部核心氣流增加，導致初始混合油氣比的降低；
（2）在推力分析中忽略了脈衝爆震排氣流動量 。
