渦扇和渦槳的區(qū)別主要是推進(jìn)方式不一樣，一個(gè)是螺旋槳拉著飛機(jī)走，一個(gè)是風(fēng)扇拉著走和渦輪噴氣推著飛機(jī)走。外觀上有螺旋槳的飛機(jī)發(fā)動機(jī)就是渦槳發(fā)動機(jī)，而沒有螺旋槳的飛機(jī)就是渦扇發(fā)動機(jī)了。不過渦扇和渦槳發(fā)動機(jī)都是用的渦輪噴氣機(jī)作為發(fā)動機(jī)的核心機(jī)，只是主動力輸出上不一樣，渦槳發(fā)動機(jī)主要依靠螺旋槳的旋轉(zhuǎn)為飛機(jī)提供動力，而渦扇的話則是依靠風(fēng)扇和核心機(jī)共同作用為飛機(jī)提供動力。
渦槳發(fā)動機(jī)和渦扇發(fā)動機(jī)構(gòu)造上的區(qū)別是什么？
渦槳發(fā)動機(jī)是在噴氣發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上加上減速齒輪和螺旋槳共同構(gòu)成。核心機(jī)部分有進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和尾噴管。渦槳發(fā)動機(jī)核心機(jī)啟動之后帶動壓氣機(jī)吸入空氣，通過壓氣機(jī)對空氣進(jìn)行壓縮，然后高壓氣體進(jìn)入燃燒室和燃料混合燃燒。燃燒室燃料燃燒之后產(chǎn)生大量的高溫高壓的氣體。高溫高壓的氣體進(jìn)入渦輪帶動渦輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)從尾噴管噴出。渦輪旋轉(zhuǎn)的速度很高，不過螺旋槳的轉(zhuǎn)速不過才每分鐘一千轉(zhuǎn)左右，所以共轉(zhuǎn)軸帶動螺旋槳旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，必須經(jīng)過減速齒輪的速度轉(zhuǎn)換才行。需要指出的是，渦槳發(fā)動機(jī)螺旋槳的轉(zhuǎn)速和傳統(tǒng)活塞式螺旋槳的轉(zhuǎn)速是不一樣的，二戰(zhàn)時(shí)期的螺旋槳飛機(jī)動力是活塞式的，轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)。而渦輪螺旋槳的槳葉轉(zhuǎn)速相對來說比較固定。每分鐘大概1000轉(zhuǎn)左右！
渦扇發(fā)動機(jī)和渦槳發(fā)動機(jī)共用一個(gè)“渦”字，其動力的核心機(jī)是差不多的。只是渦扇發(fā)動機(jī)的核心機(jī)有兩個(gè)渦輪，一個(gè)低壓渦輪，一個(gè)高壓渦輪。低壓渦輪帶動發(fā)動機(jī)前部的風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，而高壓渦輪則直接噴出燃燒后的高溫高壓空氣為發(fā)動機(jī)提供動力。渦扇發(fā)動機(jī)的前部風(fēng)扇通過一個(gè)整流罩罩住，而這個(gè)整流罩和核心機(jī)之間有一個(gè)通道，就是大家常說的外涵道。在渦扇發(fā)動機(jī)工作的時(shí)候，前部風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)吸入空氣一部分進(jìn)入了渦輪核心機(jī)，一部分通過外涵道排出。渦扇發(fā)動機(jī)工作時(shí)，動力來源有外涵道部分風(fēng)扇提供的反作用力和高壓渦輪燃?xì)鈬姵龅姆醋饔昧Α?/p>
在結(jié)構(gòu)上看，渦扇發(fā)動機(jī)看不到螺旋槳，而在整流罩內(nèi)的風(fēng)扇可以簡單理解為渦槳發(fā)動機(jī)的螺旋槳。
渦扇發(fā)動機(jī)和渦槳發(fā)動機(jī)各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？
先來說渦槳發(fā)動機(jī)，大家肯定很疑惑為何二戰(zhàn)時(shí)期的活塞式發(fā)動機(jī)已經(jīng)很成熟，為何還要發(fā)展渦槳發(fā)動機(jī)呢？活塞式螺旋槳發(fā)動機(jī)由于有往復(fù)運(yùn)動的活塞氣缸提供動力，相對渦槳發(fā)動機(jī)的渦輪旋轉(zhuǎn)來說，穩(wěn)定性差了一些。再一個(gè)是轉(zhuǎn)速，渦槳發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)高于活塞式發(fā)動機(jī)，前者可以達(dá)到上萬轉(zhuǎn)，而后者最多只有三四千轉(zhuǎn)，所以渦槳發(fā)動機(jī)在功率上可以做的更大。最重要的一點(diǎn)是功重比比較高，功重比說的是發(fā)動機(jī)對外做功的功率和自身重量的對比，同樣重量的兩款發(fā)動機(jī)，渦槳發(fā)動機(jī)功重比數(shù)倍于活塞式螺旋槳，也就是說，渦槳發(fā)動機(jī)可以做的更輕。另外就是發(fā)動機(jī)的零部件比活塞式少了很多，維修也比較方便。在油耗方面，兩者相差不大，渦槳稍微費(fèi)油一點(diǎn)，不過也僅僅只是一點(diǎn)點(diǎn)而已，和渦槳的優(yōu)點(diǎn)相比，不算什么。另外在飛行高度上，因?yàn)楦蟮妮敵龉β剩瑴u槳發(fā)動機(jī)相對活塞式螺旋槳飛機(jī)可以飛得更高！傳統(tǒng)活塞式發(fā)動機(jī)只能飛幾千米已經(jīng)是極限了，而裝備渦槳發(fā)動機(jī)的飛機(jī)具備在萬米高空飛行的能力！
渦扇發(fā)動機(jī)是發(fā)動機(jī)發(fā)展道路上的巔峰，在活塞式螺旋槳時(shí)代，飛機(jī)主要是依靠螺旋槳拉著飛機(jī)走。渦輪螺旋槳飛機(jī)雖然相比活塞式功率更大了，但是存在明顯的缺陷，那就是飛機(jī)無法超音速。因?yàn)槁菪龢木薮笥L(fēng)面積讓渦槳發(fā)動機(jī)的功率無論怎么加大，飛機(jī)都無法超過音速。裝備渦槳發(fā)動機(jī)的飛機(jī)強(qiáng)行超音速飛行會因?yàn)槁菪龢膽?yīng)力過大發(fā)生飛機(jī)在空中解體的事故。所以在戰(zhàn)機(jī)對速度要求越來越高的時(shí)代，摒棄螺旋槳設(shè)計(jì)就成了一種趨勢。噴氣發(fā)動機(jī)由此誕生。
最初的噴氣發(fā)動機(jī)是渦輪內(nèi)燃燒后從尾噴管噴出，動力來源全部是發(fā)動機(jī)的燃燒能。這種發(fā)動機(jī)被叫做渦輪噴氣發(fā)動機(jī)，我們一般簡單地將其稱為渦噴發(fā)動機(jī)。像大家熟知的殲7等大量的二代飛機(jī)就是采用的渦噴發(fā)動機(jī)。這種飛機(jī)可以很輕易的超音速，但是由于動力原因比較費(fèi)油。所以渦噴發(fā)動機(jī)時(shí)代的戰(zhàn)機(jī)作戰(zhàn)半徑普遍比較近。那么有沒有既省油又可以滿足飛機(jī)高速飛行的發(fā)動機(jī)呢？渦扇發(fā)動機(jī)由此而來。
渦扇發(fā)動機(jī)可以說集成了渦槳發(fā)動機(jī)渦噴發(fā)動機(jī)的共同優(yōu)點(diǎn)。在具備渦噴發(fā)動機(jī)動力基礎(chǔ)的條件下，比渦噴發(fā)動機(jī)省油。又比渦槳發(fā)動機(jī)的推重比更好。所以現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)一般都采用渦扇發(fā)動機(jī)。不過渦槳發(fā)動機(jī)的缺點(diǎn)雖然存在，但是并非是一無是處。相對來說，很多對飛行速度要求不那么高的輔助型飛機(jī)還是可以采用渦槳發(fā)動機(jī)的，比如運(yùn)輸機(jī)，預(yù)警機(jī)，加油機(jī)，客機(jī)等等。這些飛機(jī)對飛行速度沒有那么高的要求，同時(shí)燃油經(jīng)濟(jì)性比較好，是可以采用渦槳發(fā)動機(jī)的！另外在民用領(lǐng)域，渦槳發(fā)動機(jī)還有很大的使用空間，一個(gè)是燃油經(jīng)濟(jì)性，另一個(gè)是這種飛機(jī)的低速性能優(yōu)秀！民用的話大部分時(shí)候?qū)︼w機(jī)的速度并沒有過大的要求！
渦扇發(fā)動機(jī)相對渦槳發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，輸出功率更大，可以為飛機(jī)提供超音速飛行的動力基礎(chǔ)。但是并非是一無是處，相對渦槳發(fā)動機(jī)而言還是比較費(fèi)油的。渦槳的低速性能更好，但是在超音速性能上，渦扇發(fā)動機(jī)要比渦槳好得多。但是渦扇發(fā)動機(jī)畢竟有前部迎風(fēng)面巨大的風(fēng)扇，所以在超音速性能上最好的還是渦噴發(fā)動機(jī)。不過我們今天不討論渦噴發(fā)動機(jī)，就暫時(shí)不談這個(gè)問題了。
我國在這兩種發(fā)動機(jī)技術(shù)上看在世界處于什么水平？
渦扇發(fā)動機(jī)大家都比較了解了，軍迷經(jīng)常探討的渦扇10，渦扇15等的性能已經(jīng)達(dá)到了世界領(lǐng)先的水平，在發(fā)動機(jī)的性能上已經(jīng)和美國沒有了代差，僅僅只是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和壽命方面還有比較大的差距。不過我國的渦槳發(fā)動機(jī)相信了解的人并不多。今天我們來看看在渦槳發(fā)動機(jī)領(lǐng)域我國的技術(shù)基礎(chǔ)怎么樣！
需要指出的是，我們現(xiàn)在熟知的國產(chǎn)螺旋槳飛機(jī)大多采用的是渦槳6發(fā)動機(jī)，這款發(fā)動機(jī)是上世紀(jì)60年代末開始生產(chǎn)的，裝備在我國的運(yùn)7運(yùn)8等運(yùn)輸機(jī)上，大家熟知的AG600裝備的也是這款發(fā)動機(jī)。不過這款發(fā)動機(jī)現(xiàn)在看來存在輸出功率小，油耗高的缺點(diǎn)，相比世界先進(jìn)水平有很大的差距。
不過我們不可能永遠(yuǎn)在發(fā)動機(jī)領(lǐng)域落后于人，就像渦扇10和渦扇15的成熟一樣，我國在渦槳發(fā)動機(jī)領(lǐng)域也有世界領(lǐng)先的發(fā)動機(jī)，這就是AEP500。這款發(fā)動機(jī)的功率據(jù)說在5000KW以上，相對于渦槳6最新改進(jìn)型的3500KW有質(zhì)的提高。另外在油耗方面比渦槳6的最新型號減少一半，是一款處于世界先進(jìn)水平的渦槳發(fā)動機(jī)。這款發(fā)動機(jī)將助力我國研制出裝備渦槳發(fā)動機(jī)的大型運(yùn)輸機(jī)。大家熟知的美國的C130大力神運(yùn)輸機(jī)的發(fā)動機(jī)功率不過才3460KW，我們可以依托AEP500渦槳發(fā)動機(jī)可以毫不費(fèi)力地研制出100噸級別的國產(chǎn)大力神運(yùn)輸機(jī)，比美國C130的載重量會大30%以上。
不過我們的最新型號并不是世界上最先進(jìn)的，我們必須承認(rèn)差距的存在。歐洲的A400型運(yùn)輸機(jī)發(fā)動機(jī)的功率是11000馬力，我們的AEP500可以達(dá)到7000馬力的輸出功率。在輸出功率上還有很大的差距。
追趕永不停歇，這就是我國航空發(fā)動機(jī)工業(yè)的現(xiàn)狀。總體來說，我國基本上解決了所有軍用發(fā)動機(jī)的有無問題，在大部分領(lǐng)域世界領(lǐng)先，但是并不是技術(shù)最好的。美國，俄羅斯和英國在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域還領(lǐng)先我們不少。不過我相信我們的航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域不會停下前進(jìn)的腳步，總有一天，我們會站在這個(gè)工業(yè)頂尖領(lǐng)域的巔峰！