众所周知，航空发动机作为现今飞机的动力源泉，而航空发动机只不过是一个概称。涡扇发动机和涡喷发动机，都隶属于航空发动机的范畴。

只不过，在今天涡扇发动机的应用范围要比涡喷发动机广泛的多。

所以，各主要航空强国，都在倾尽全力的研发涡扇发动机，谋求在航空动力上走在前列。

现在就来揭秘涡扇发动机的工作原理以及应用的先进技术。

涡扇发动机的组成

从前至后，涡扇发动机由“风扇，压气机，燃烧室，导向叶片，高压涡轮叶片和涡轮盘，低压涡轮叶片和涡轮盘，加力燃烧室，尾喷管”，这七大部分组成。

而在这七大组成部分中，还会有细分的结构。如在压气机中，也可以分为高压压气机和低压压气机。低压压气机在前，紧临着风扇。高压压气机在后，与燃烧室相连。

涡扇发动机的工做原理:简单来说，涡扇发动机就是将空气吸进燃烧室中，与喷出的燃料混合后进行燃烧，产生的高温高压气流，经过高低压涡轮后，从尾喷管喷出，最后产生推力，推动飞机前进。

下面就来细细分析一下，涡扇发动机各个部分的主要作用。

风扇：风扇的作用主要就是将空气吸进压气机，进行预压缩。被风扇吸进发动机的空气，一部分进入低压压气机中，也就是内涵道，经过燃烧后，进入尾喷管。另一部分进入外涵道，不经过燃烧流到尾喷管。

压气机：压气机的作用主要就是，将被风扇吸进来的空气加压加速后吹入燃烧室中。

燃烧室：被压气机吹过来的空气，进入燃烧室之后当做氧化剂与燃料混合后进行燃烧。

导向叶片：从燃烧室出来的气流，经过导向叶片后，以最合适的角度吹向高压涡轮叶片。

高压涡轮叶片和涡轮盘：燃烧之后的高温高压高速气流，吹动高压涡轮叶片，并带动涡轮盘高速转动。而涡轮盘是直接固定在涡轮轴上的，也顺便带动涡轮轴转动，引起高压压气机的转动。

低压涡轮叶片和涡轮盘：当高温高压高速气流，流经高压涡轮叶片时，会损失一些能量。进而流经低压涡轮叶片，吹动低压涡轮盘转动。而低压涡轮盘也是固定在涡轮轴上，其转动之后又引起低压压气机和风扇的转动。

加力燃烧室：经过低压涡轮叶片之后的，高温高压气流所具备的能量必然不如在燃烧室时的多，而进入加力燃烧室后，还会重新燃烧，提供更大的推力。

尾喷管：经过加力燃烧室燃烧之后的高温高压高速气流，通过尾喷管喷出来。

也就是说，风扇首先吸入空气-压气机将空气压缩-进入燃烧室开始燃烧-流经高低压涡轮，带动风扇和压气机单人运转-进入加力燃烧室燃烧-由尾喷管喷出。以上就是涡扇发动机，具体的工作原理。

既然知道了涡扇发动机的工作原理，那么，涡扇发动机是如何启动呢？这就需要飞机自带的APU，也就是辅助动力系统。顾名思义，APU就是辅助飞机启动的动力系统。

首先由飞机上的蓄电池给APU供电，当APU启动之后，就开始喷油燃烧，之后带动涡轮旋转，最终带动压气机开始压缩空气。并注入涡扇发动机的启动机中，然后带动涡扇发动机的压气机旋转，使得空气可以进入燃烧室进行燃烧，最终启动涡扇发动机。也就是说，APU是一部台小型的独立燃气涡轮发动机。

在了解涡扇发动机的工作原理之后，接下来就看一下，现今涡扇发动机所用的先进技术。

在所用的技术中，又分为制造技术和设计技术。

设计技术:高低压涡轮对转，奇数不对称叶片。

高低压涡轮对转:这样设计的好处就是减重和减少共振。因为高低压涡轮在同向旋转时，会产生共振，而共振会对涡轮叶片造成损坏。从而对发动机的寿命造成极为不利的影响。

而高低压涡轮对转，就可以让高低压涡轮旋转产生力相互抵消。如此一来，共振就减少了，也就可以提高航空发动机的寿命。

奇数不对称叶片:将叶片设计成奇数而不对称，也是为了减少共振。因为偶数叶片也就意味着对称，在旋转时就会发生共振。另外每个叶片都要设计的不相同，也是为了减少共振。

制造技术:真空电子束焊接，单晶耐高温合金叶片，整体叶盘，复合材料风扇，粉末冶金涡轮盘。

整体叶盘技术:传统航空发动机的高低压涡轮叶片，和涡轮盘是分开的。涡轮叶片是直接安装在涡轮盘上的，并由榫头，榫槽，锁紧装置进行固定。

很明显，多了榫头，锁紧装置。由此来看，最直接的影响结果就是涡扇发动机的部件数量增多，使得制造流程增多，产速减慢，还带来了重量的增加。不仅仅减小了涡扇发动机的推重比，还给维护带来了困难。

而整体叶盘技术，就是把叶片和叶片融为一体，也就省去了榫头，榫槽，锁紧装置。当省去了这些部件之后，带来的不仅仅是维护时的便捷，还有涡扇发动机推重比的增加。所以说，整体叶盘技术的使用，对涡扇发动机而言，有着极大的好处。

单晶耐高温合金材料：由于高压涡轮叶片，直面从燃烧室出来的高温高压高速气流。所以对其耐高温性能，抗蠕变性能，抗冲击性能，机械疲劳性能，抗氧化，抗高温腐蚀性能等有较高的要求。由于要具备以上的性能，也就注定了高压涡轮叶片的性能，在涡扇发动机中是最强的。

随着科技的发展，涡扇发动机的涡轮叶片所使用的材料，先后经过了变形高温合金，普通铸造等轴晶高温合金，定向凝固高温合金，单晶耐高温合金这四个阶段。目前大量应用的就是单晶耐高温合金。

目前来说，单晶耐高温合金材料，已经发展了五代。

第一代主要是美制“CMSX-2，PWA1480”，国产“DD403，DD402”。

第二代主要是美制“CMSX-4，PWA1484”，国产“DD406，DD408”。

第三代主要美制“CMSX-10”，国产“DD409”，日本的“TMS-75”。

第四代主要是日本的“TMS-138”。

第五代主要是日本的“TMS-162”。

从第一代到第五代，单晶耐高温合金的耐高温性能，抗蠕变能力，抗高温腐蚀，抗氧化能力依次增大。

只不过日本制造的第三代至第五代单晶耐高温合金使用了大量的铼，导致造价飙升，最大的可能存在于实验室中。但是考虑到XF9-1涡扇发动机出来了，估计其也使用了第四代或者第五代单晶耐高温合金。

因为提高涡前温度，可以显著的增大发动机的推力，所以高压涡轮叶片的耐高温上限是越高越好。

复合材料风扇：早些时候的涡扇发动机的，风扇叶片是由金属制成的。但是金属的重量大，对发动机的推重比不利。此外，叶片得重量越大，在转动时的离心力也越大，对叶盘的影响也越大。

而复合材料制造的风扇叶片具备质量轻，强度高，耐腐蚀性能强，抗冲击能力强的特点。如今的复合材料叶片是由500层Hexcel的HexPly M91碳纤维增强体，高韧性和耐冲击环氧预浸料制成。不过，风扇前缘依然由钛合金制成。

综合来看，涡扇发动机的性能会越来越好的。