扇发动机工作原理（漫谈涡扇发动机涵道比）
20世纪60年代，涡扇发动机问世，并迅速地取代了涡喷发动机，成为军民用飞机的主流发动机。
伴随着涡扇发动机的普及，涵道比也成为了一个热词。
1、什么是涡扇发动机的涵道比？
涡扇发动机原理图
涡扇发动机，按气流通道可以分为内涵道和外涵道，内涵道就是一台涡喷发动机，也称作核心机，外涵道包括风扇与外涵道。
发动机工作时，气流分别进入内、外涵道，并在发动机喷口处会合，最终排入大气。
涵道比，是涡扇发动机工作时，外涵道与内涵道的空气流量之比。
2、涵道比对发动机性能有什么影响？
相比于涡喷发动机，在核心机参数相同的条件下，内涵道的工作情形与涡喷发动机完全相同。由于增加了外涵道，使发动机的总空气流量增加，总推力增大。同时在外涵道，只有风扇对空气做功，空气的流速较慢，温度较低，而内涵道排出的是高温高速燃气，内外涵道的气流混合之后，降低了混合气流的平均温度和平均速度，从而降低了燃气的能量损失和气动噪声。两种因素共同作用，在核心机参数相同的条件下，与涡喷发动机相比，涡扇发动机的推力更大、经济性更好、噪声更小。
不难想象，涵道比越大，也即外涵道的空气流量越大，涡扇发动机的优势也就越明显。但是，与此同时，也带来了一个问题，这就是随着外涵道空气流量的增大，其迎风面积也随之增大，发动机阻力随之增大。综合权衡，高涵道比发动机适用于对经济性敏感的亚声速民航客机和运输机，低涵道比发动机适用于对推力特性敏感的超声速战斗机。
波音787飞机的涵道比大于10
F-22战斗机的发动机涵道比小于1
3、变涵道比发动机的研制有什么进展？
归根结底，发动机的涵道比与内、外涵道的流通面积有关。目前，绝大多数涡扇发动机的涵道比都是固定的。
既然大涵道比发动机具有更好的经济性，小涵道比发动机具有更好的推力特性，一个很自然的想法就是能否研制出一种发动机，即适用于高速飞行、也适用于低速飞行，这就是自适应变循环发动机的最初创意。
20世纪70年代，美国率先提出了变循环发动机的概念，并在这一领域始终保持领先态势。
变循环发动机的基本想法是，通过改变一些部件的几何形状、尺寸或位置，来调节其热力循环参数（如增压比 、涡轮进口温度、空气流量和涵道比），改变发动机循环工作模式（高推力或低油耗），使发动机在各种飞行情况下都能工作在最佳状态。与此相适应，变循环发动机能以多种模式（包括涡轮模式、涡轮风扇模式和冲压模式等）工作，因而在亚声速、跨声速、超声速和高超声速飞行状态下都具有良好的性能。难点在于，航空发动机在高温、高压和高转速下工作，涡轮等部件时常接近材料的使用极限和工艺的加工极限，在这种极端严苛的条件下，稍有差池就将影响发动机的稳定工作，甚至安全。
目前，变循环发动机的研究已经进入了第五代。近期，美国GE公司宣布，计划用于下一代战斗机的XA100-GE-100自适应循环发动机已于2021年5月13日完成高空台台架测试，结果符合预期。
