活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)是一種利用燃料-空氣混合物在燃燒時(shí)體積膨脹而推動(dòng)活塞做工的動(dòng)力機(jī)械?；钊l(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，混合了燃料的空氣從進(jìn)氣口噴入燃燒室，由火花塞點(diǎn)火，燃燒膨脹后的空氣推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)外做功，完成化學(xué)能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。在此過(guò)程中，活塞需要上下運(yùn)動(dòng)四次，稱(chēng)為四個(gè)沖程；活塞和曲軸的連桿中點(diǎn)會(huì)往返軌跡頂點(diǎn)和底點(diǎn)四次，稱(chēng)為四個(gè)行程。四沖程+四行程構(gòu)成了一個(gè)完整的工作循環(huán)，活塞發(fā)動(dòng)機(jī)所有工作特性都是圍繞這個(gè)循環(huán)反復(fù)發(fā)生，因此又稱(chēng)為往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)。
活塞發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力的部件是曲軸，在曲軸末端裝上螺旋槳，就形成了活塞-螺旋槳飛機(jī)的動(dòng)機(jī)核心。根據(jù)需求和環(huán)境不同，可以在一個(gè)曲軸不同方向上配置多個(gè)活塞，形成各式各樣的發(fā)動(dòng)機(jī)，如直列式、V式、W式和星型等。
圖2：各式活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（從左到右：6缸直列式發(fā)動(dòng)機(jī)、6缸V型發(fā)動(dòng)機(jī)、10缸星型發(fā)動(dòng)機(jī)）
萊特兄弟首飛僅僅11年之后，大量活塞-螺旋槳飛機(jī)加入了第一次世界大戰(zhàn)（1914-1918）戰(zhàn)場(chǎng)，空軍開(kāi)始真實(shí)登上歷史舞臺(tái)。而到了第二次世界大戰(zhàn)，戰(zhàn)場(chǎng)制空權(quán)已經(jīng)是核心戰(zhàn)術(shù)之一，搭載了V型和星型活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的螺旋槳飛機(jī)主宰了天空，這也是活塞-螺旋槳飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)最后的輝煌。
活塞發(fā)動(dòng)機(jī)缺點(diǎn)很多：機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致可靠性差、維護(hù)成本高；體積大、重量大，導(dǎo)致飛機(jī)有效載荷難以提高；散熱差、振動(dòng)特征復(fù)雜，導(dǎo)致設(shè)計(jì)難度高。而更為關(guān)鍵的一點(diǎn)是，活塞-螺旋槳飛機(jī)至今仍無(wú)法突破音速。記錄在冊(cè)的活塞-螺旋槳飛機(jī)最高時(shí)速是850千米/小時(shí)，是一架美國(guó)格魯曼公司（Grumman）生產(chǎn)的罕熊（Rare bear）在1989年創(chuàng)造的，這個(gè)速度離空氣音速（340米/秒=1,224千米/小時(shí)）仍然有不小的差距。
圖3：2014年雷諾飛行競(jìng)技比賽上的罕熊（Rare Bear）飛機(jī)
實(shí)際上，到了2021年，除了少數(shù)教練機(jī)、特技飛機(jī)、無(wú)人機(jī)和輕型飛機(jī)，活塞發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎絕跡于現(xiàn)代飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)。而逐漸替代活塞發(fā)動(dòng)機(jī)并迅速成為飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)主流的，是一類(lèi)統(tǒng)稱(chēng)為燃?xì)廨啓C(jī)（Gas Turbine）的“新型”發(fā)動(dòng)機(jī)。
燃?xì)廨啓C(jī)出現(xiàn)于20世紀(jì)初期，最早是作為大型發(fā)電設(shè)備研制。1930年英國(guó)工程師弗蘭克·惠特爾（Frank Whittle）提交了第一個(gè)渦噴（Turbojet）發(fā)動(dòng)機(jī)專(zhuān)利，并在1941年試飛成功，惠特爾后來(lái)被授予英國(guó)空軍準(zhǔn)將軍銜和爵士勛位。渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)是史上第一種基于燃?xì)廨啓C(jī)原理的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。
圖4：渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與活塞發(fā)動(dòng)機(jī)完全不同。渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)最前端是一個(gè)由葉片組成的渦輪壓氣機(jī)；發(fā)動(dòng)機(jī)里的風(fēng)扇組稱(chēng)為渦輪；冷啟動(dòng)時(shí)壓氣機(jī)由外部動(dòng)力帶動(dòng)，用于將空氣壓縮后泵入燃燒室；壓縮空氣與向燃燒室注入的燃料混合后被點(diǎn)燃，膨脹的氣體高速涌向后方的渦輪并驅(qū)使其高速轉(zhuǎn)動(dòng)；渦輪和壓氣機(jī)由透平軸（Turbine Shaft）連接在一起，高速轉(zhuǎn)動(dòng)的渦輪帶動(dòng)壓氣機(jī)以更高速率轉(zhuǎn)動(dòng)，從而進(jìn)一步提高空氣壓縮效率；經(jīng)過(guò)渦輪的剩余高速氣流從噴嘴噴射而出，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)形成反推力。
渦噴（Turbojet）＝渦輪（Turbo）＋噴氣（Jet），渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)也是第一種噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。
渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)只要持續(xù)注入燃料就可以連續(xù)工作，燃料越充足，膨脹的氣流能量越高，氣流流速越快，渦輪轉(zhuǎn)速越快，壓氣機(jī)壓縮效率越高，壓縮氣體流量越大，供燃燒膨脹的空氣總量越大，最終從噴嘴噴出的氣流越強(qiáng)。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)整體構(gòu)成一個(gè)正向的、自反饋的、連續(xù)的工作循環(huán)。
穩(wěn)定工作狀態(tài)下，渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮空氣的效率是一個(gè)重要指標(biāo)，決定了進(jìn)氣總量的大小。早期渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比大概在5:1左右，現(xiàn)代民用渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比在44:1以上。
與活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)在于體積小。由于渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)顯而易見(jiàn)比活塞發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單，沒(méi)有活塞發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械傳動(dòng)部分對(duì)空間的浪費(fèi)，在同等輸出功率下，渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)整體體積只有活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的五分之一到十分之一以下。體積和重量的大幅度降低對(duì)重量精打細(xì)算的飛機(jī)而言意義重大，在同樣的體積和重量下，渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)可以提供遠(yuǎn)高于活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出。
在此基礎(chǔ)上，軍用超音速戰(zhàn)機(jī)往往會(huì)在渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪后方再增設(shè)一個(gè)額外的燃燒室，再次加熱能量已被渦輪消耗的噴射氣流，使其以更高的速度從噴嘴噴出。這一結(jié)構(gòu)被稱(chēng)為加力燃燒室（Afterburner）或后燃室，加力燃燒室的油耗一般是渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的數(shù)倍，但是可以提升最高50%的推力。
圖5：帶加力燃燒室的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
不考慮試驗(yàn)機(jī)、俯沖測(cè)試和裝載火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的特殊飛行器，1953年出現(xiàn)的美國(guó)超級(jí)軍刀戰(zhàn)斗機(jī)（F-100 Super Sabre）和1955年出現(xiàn)的蘇聯(lián)米格-19戰(zhàn)斗機(jī)（MiG-19）是最早的兩型超音速?lài)姎馐綉?zhàn)斗機(jī)，搭載的都是渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，開(kāi)啟加力后單機(jī)最高推力分別是71kN（千牛頓=0.1噸）和31.8kN，最高速度分別可達(dá)1,487千米/小時(shí)和1,452千米/小時(shí)，約1.2倍音速，幾乎就是一臺(tái)裝上了機(jī)翼和駕駛艙的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。
圖6：美軍超級(jí)軍刀戰(zhàn)斗機(jī)（左）和蘇聯(lián)米格-19戰(zhàn)斗機(jī)（右）
噴氣式飛機(jī)歷史上最快記錄的保持者，美國(guó)黑鳥(niǎo)戰(zhàn)略偵察機(jī)（Lockheed SR-71 "Blackbird"）裝配了2臺(tái)美國(guó)普拉特·惠特尼公司（Pratt & Whitney）生產(chǎn)的J58渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，開(kāi)啟加力后單機(jī)推力可達(dá)110kN，最高速度3,540千米/秒（約3.32倍音速）。
圖7：史上最快——黑鳥(niǎo)戰(zhàn)略偵察機(jī)及其渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)照片
渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的高速性能十分優(yōu)秀，速度越快效率越高，效率越高越省油，幾乎是一個(gè)線(xiàn)性關(guān)系。但換言之，渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)在低于音速飛行時(shí)燃油效率越來(lái)越低，這一缺點(diǎn)最終導(dǎo)致渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法成為主流。
圖8：幾種航空發(fā)動(dòng)機(jī)在不同空氣流速下的效率對(duì)比（基于高空測(cè)試數(shù)據(jù)）
為彌補(bǔ)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)低速下的效率缺陷，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。渦扇（Turbofan）＝渦輪（Turbo）＋風(fēng)扇（Fan）。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的本質(zhì)是在渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的前端增加了一個(gè)直徑大于壓氣機(jī)直徑的風(fēng)扇，該風(fēng)扇由設(shè)置于渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)原有渦輪后方的另一組渦輪驅(qū)動(dòng)。
如下圖所示，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)中高壓壓縮機(jī)、燃燒室、高壓渦輪和高壓軸這幾個(gè)部分等同于一個(gè)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，在工作時(shí)本來(lái)應(yīng)從噴嘴噴出的高速氣流會(huì)吹動(dòng)低壓渦輪葉片旋轉(zhuǎn)，通過(guò)低壓軸帶動(dòng)前端風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流從外部獨(dú)立涵道向后吹出形成動(dòng)力。
圖9：渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
從能量角度來(lái)說(shuō)，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)可以視為在渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)外部包裹了一套能量回收系統(tǒng)。渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室產(chǎn)生的是壓縮數(shù)十倍且加熱到接近2,000℃的高溫高壓氣體，通過(guò)高壓渦輪后氣流流速和溫度仍然很高，直接從噴嘴排放可以形成推力但是是對(duì)能量的浪費(fèi)，而渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪的作用就是再次回收利用該氣流的能量。
在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中，通往燃燒室的氣流通道被稱(chēng)為內(nèi)涵道，風(fēng)扇氣流通過(guò)的外側(cè)通道稱(chēng)為外涵道，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)外涵道和內(nèi)涵道空氣流量的比值稱(chēng)為涵道比，是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的性能指標(biāo)之一，直接表征了能量回收利用程度的大小，是發(fā)動(dòng)機(jī)效率的直接反映。
最早的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是二戰(zhàn)期間德國(guó)戴姆勒-奔馳公司（Daimler-Benz，梅賽迪斯-奔馳的母公司）1939年開(kāi)始研制、1943年試運(yùn)行的DB 007發(fā)動(dòng)機(jī)，但最終未投入實(shí)用。
第一款成功量產(chǎn)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是1960年前后英國(guó)勞斯萊斯公司（Rolls-Royce）生產(chǎn)的康威（Conway）發(fā)動(dòng)機(jī)。雖然康威發(fā)動(dòng)機(jī)的涵道比只有區(qū)區(qū)0.3（即內(nèi)外涵道空氣流量比例3:1），但是卻裝配了英國(guó)勝利者戰(zhàn)略轟炸機(jī)（Handley Page Victor）和波音707等一系列軍用及民用飛機(jī)，是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)歷史上的重要節(jié)點(diǎn)。
而在21世紀(jì)，無(wú)論是民航客機(jī)還是軍用戰(zhàn)機(jī)，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)都是主流之一。廣受歡迎的干線(xiàn)民航飛機(jī)波音737和空客A320都選用了美國(guó)CFM公司生產(chǎn)的高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)CFM56，涵道比6:1，單機(jī)推力最高可達(dá)150kN，巡航速度約830千米/小時(shí)（0.68倍音速）。
圖10：左上到右下：波音737底部照片、波音737發(fā)動(dòng)機(jī)近照、空客A320底部照片和CFM56渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)照片
中國(guó)2017年試飛的COMAC C919大型民航客機(jī)搭載2臺(tái)CFM公司生產(chǎn)的CFM LEAP-1C渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，是CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)的后繼型號(hào)，涵道比11:1，單機(jī)推力最大138kN，巡航速度約834千米/小時(shí)（0.68倍音速）。
圖11：中國(guó)C919飛機(jī)照片和CFM LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖
美國(guó)空軍列裝的猛禽戰(zhàn)斗機(jī)（F-22 Raptor）裝配的是普拉特·惠特尼公司生產(chǎn)的F119渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，涵道比低于0.3，開(kāi)啟加力后單機(jī)推力最高可達(dá)156kN，最高速度約2,414千米/秒（約2倍音速）。
解放軍威龍戰(zhàn)斗機(jī)（殲-20）過(guò)去使用俄制99M1渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，現(xiàn)在已換裝中國(guó)航空研究院606所研制的太行發(fā)動(dòng)機(jī)（渦扇-10）。根據(jù)公開(kāi)信息，渦扇-10部分模仿了CFM56渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)，涵道比約0.57，開(kāi)啟加力后單機(jī)推力最高可達(dá)135kN，最高速度約3,120千米/秒（約2.5倍音速）。
圖?12：美軍F-22戰(zhàn)斗機(jī)（左）和解放軍J-20戰(zhàn)斗機(jī)（右）底部照片
渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)有效的改善了渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)在低速下效率低下的缺陷，但是對(duì)許多飛機(jī)而言渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)在低速下的效率仍然太低，畢竟很多飛機(jī)沒(méi)有超音速或接近音速巡航的需求。
遠(yuǎn)在二戰(zhàn)末期的螺旋槳飛機(jī)時(shí)代，在渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)之后10年，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)之前3年的1940年，匈牙利工程師杰爾吉·延德拉西克（Gy?rgy Jendrassik）將燃?xì)廨啓C(jī)和螺旋槳結(jié)合在一起，搭建了史上第一臺(tái)渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)Jendrassik Cs-1。渦槳（Turboprop）＝渦輪（Turbo）＋螺旋槳（Propeller）。但是杰爾吉的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)生不逢時(shí)，最終被戴姆勒-奔馳公司的V型12缸活塞發(fā)動(dòng)機(jī)搶下了匈牙利空軍重型戰(zhàn)斗機(jī)的訂單。
第一架搭載渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)成功升空的飛機(jī)是1945年英國(guó)空軍的流星戰(zhàn)斗機(jī)改型（Meteor F.1, Trent turboprop）。流星戰(zhàn)斗機(jī)本來(lái)是一款渦噴式高速戰(zhàn)斗機(jī)，勞斯勞斯公司將兩臺(tái)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)替換成了2臺(tái)RB.50 Trent渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，單機(jī)推力5.7kN。
渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的核心仍然是一臺(tái)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，只不過(guò)渦輪數(shù)量和密度大幅度提高，用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)和螺旋槳，以至于后端沒(méi)有高速氣流噴出，而只有部分低溫尾氣。
圖?13：渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（上）及GE?T64渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)物照片（下）
渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)可以理解為：一個(gè)涵道比50-100倍以至于風(fēng)扇無(wú)法放在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部、并且由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速太快而需要增加減速機(jī)才能驅(qū)動(dòng)螺旋槳的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。極高的涵道比對(duì)應(yīng)了極高的能量回收效率，也對(duì)應(yīng)了極低的尾氣能量。
渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)在飛行速度低于725千米/小時(shí)的場(chǎng)景下具有壓倒性的燃油效率優(yōu)勢(shì)，油耗只有同航速渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的三分之二。而與活塞-螺旋槳飛機(jī)相比，渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)雖然價(jià)格略高，但是可靠性更好、更加節(jié)省燃料，是許多軍用運(yùn)輸機(jī)、中短途民用客機(jī)和私人商務(wù)飛機(jī)的最優(yōu)選擇。
史上最大的渦槳飛機(jī)是前蘇聯(lián)的安-22（Antonov An-22 "Antei"）軍用超大型運(yùn)輸機(jī)，1965年首飛，裝配4臺(tái)前蘇聯(lián)庫(kù)茲涅佐夫設(shè)計(jì)局設(shè)計(jì)的NK-12 MA渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，單機(jī)功率11,000kW，最高速度約740千米/小時(shí)（約0.6倍音速），可載重80噸，號(hào)稱(chēng)可以運(yùn)火車(chē)的飛機(jī)。
現(xiàn)役的渦槳大飛機(jī)以美軍超級(jí)大力神（C-130J Super Hercules）軍用運(yùn)輸機(jī)為代表，裝配4臺(tái)勞斯萊斯AE 2100 D3渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，單機(jī)功率3,458kW，最高速度670千米/小時(shí)（約0.55倍音速），可載重19噸。
圖14：前蘇聯(lián)安-22軍用運(yùn)輸機(jī)（左）和美國(guó)超級(jí)大力神（右）軍用運(yùn)輸機(jī)照片
搭載渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的民用飛機(jī)很多，比較典型的是法國(guó)和意大利聯(lián)合生產(chǎn)的ATR 42客機(jī)和中國(guó)新舟（MA600）客機(jī)。ATR 42裝配了2臺(tái)普拉特·惠特尼公司生產(chǎn)的 PW120系列發(fā)動(dòng)機(jī)，單機(jī)功率約1,500kW，最高速度550千米/小時(shí)（約0.45倍音速），可載重5噸（48名乘客）。
中國(guó)新舟客機(jī)裝配的同樣是普拉特·惠特尼公司生產(chǎn)的 PW127J發(fā)動(dòng)機(jī)，單機(jī)功率2,148kW，最高速度514千米/小時(shí)（約0.42倍音速），可載重8噸（60名乘客）。
圖?15：法意ATR?42客機(jī)（左）和中國(guó)新舟客機(jī)（右）照片
渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際上已經(jīng)脫離了噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的范疇，僅僅是將燃?xì)廨啓C(jī)作為一個(gè)特殊的動(dòng)力來(lái)源來(lái)使用。沿襲這個(gè)思路，渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)軸不直接連在螺旋槳上，而是有一套動(dòng)力傳動(dòng)/利用裝置，則能在更多的場(chǎng)景下得到應(yīng)用。以這個(gè)理念制造的發(fā)動(dòng)機(jī)統(tǒng)稱(chēng)為渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)，渦軸（Turboshaft）＝渦輪（Turbo）＋傳動(dòng)軸（Shaft）。
圖16：渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的主要應(yīng)用場(chǎng)景是：
4座以上的直升機(jī)。以解放軍霹靂火武裝直升機(jī)（武直-10）為例，裝配2臺(tái)中航工業(yè)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所設(shè)計(jì)制造的渦軸-9（WZ-9）發(fā)動(dòng)機(jī)，單機(jī)功率估算約1,000kW，最高速度270千米/小時(shí)，載重1.5噸。
圖17：解放軍武直-10照片及細(xì)節(jié)放大
中大型海面艦艇。以排水量1.3萬(wàn)噸的055驅(qū)逐艦為例，裝配4臺(tái)中國(guó)航發(fā)西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司生產(chǎn)的QC-280渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)/燃?xì)廨啓C(jī)，單機(jī)功率28MW，最高速度56千米/小時(shí)（30節(jié)）。
圖18：解放軍055驅(qū)逐艦
重型地面載具方面，渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)除了費(fèi)油幾乎沒(méi)有缺點(diǎn)。以美軍主戰(zhàn)坦克M1艾布拉姆斯（M1 Abrams）為例，裝配了霍尼韋爾公司（Honeywell）生產(chǎn)的AGT1500C多燃料燃?xì)廨啓C(jī)，從航空燃油、汽油、柴油到船用柴油，只要是熱值夠高的液態(tài)燃料都可以燒，單機(jī)功率1,120kW。
圖19：美軍M1艾布拉姆斯主戰(zhàn)坦克及渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)吊裝照片
自上世紀(jì)中葉燃?xì)廨啓C(jī)作為活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的替代技術(shù)出現(xiàn)于飛機(jī)發(fā)展史上，從最高速度3.32倍音速的黑鳥(niǎo)戰(zhàn)略偵察機(jī)裝配的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，到最高速度低于0.2倍音速的直升機(jī)裝配的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)幾乎壟斷了現(xiàn)代飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域。
那么，高于3.32倍音速用什么發(fā)動(dòng)機(jī)呢？
1949法國(guó)寶璣航空（Breguet Aviation factory）建造并試飛了史上第一臺(tái)搭載沖壓（Ramjet）發(fā)動(dòng)機(jī)的超音速飛機(jī)Leduc 0.10，試飛達(dá)到了0.85倍音速并攀升到了一萬(wàn)一千米高空，超過(guò)當(dāng)時(shí)所有的噴氣式飛機(jī)。
沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)用逐漸收窄的氣流通道代替了空氣壓縮機(jī)來(lái)壓縮空氣，因此相對(duì)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，也不再需要驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)的后端渦輪。沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)只需要持續(xù)注入燃料就能?chē)娚涑鰳O高速氣流。
圖20：沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
音速屏障往往被形容為一堵墻，而沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是在字面意義上迎面撞上這堵墻并利用特殊物理結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)噴氣式動(dòng)力，所以叫沖壓（Ramjet＝?jīng)_撞Ram＋噴氣Jet）發(fā)動(dòng)機(jī)。就跟原子彈一樣，復(fù)雜機(jī)械往往沒(méi)有能有效利用物理規(guī)律的簡(jiǎn)單機(jī)械效果好。
但是沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的最大問(wèn)題是，無(wú)法在低于0.8倍音速的氣流環(huán)境下啟動(dòng)，換言之停在地面的飛機(jī)無(wú)法使用沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)升空。實(shí)踐中，搭載沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)一般由另一架飛機(jī)從空中高速釋放，或者自帶另一套渦噴/渦扇發(fā)動(dòng)系統(tǒng)。
1958年法國(guó)北方航空（Nord Aviation）的試驗(yàn)機(jī)獅鷲（Nord 1500 Griffon）搭載了一臺(tái)法國(guó)Safran公司生產(chǎn)的Atar 101E-3渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)以及一臺(tái)Nord Stato-Réacteur沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，推力分別是34.3kN和67.8kN，最終飛機(jī)達(dá)到了2.19倍音速，遠(yuǎn)超當(dāng)時(shí)的其他噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。
之后的數(shù)十年間，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)被用于研制各類(lèi)超音速導(dǎo)彈和靶機(jī)，但是沖壓飛機(jī)卻幾乎無(wú)人問(wèn)津。至今為止，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的最高飛行記錄是2004年美國(guó)宇航局（NASA）試飛的搭載NASA X-43沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的高超音速無(wú)人機(jī)，由B52戰(zhàn)略轟戰(zhàn)機(jī)帶上高空后釋放，并用綁定的飛馬座運(yùn)載火箭使之達(dá)到次音速及3萬(wàn)米高空，X-43啟動(dòng)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)后在短短10秒內(nèi)加速到10,241千米/小時(shí)（約8.4倍音速），并在滑翔了10分鐘后墜毀。
圖21：法國(guó)Leduc 0.10和Nord 1500載人沖壓飛機(jī)照片，以及美國(guó)X-43無(wú)人沖壓飛機(jī)概念圖
飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)是具有國(guó)家戰(zhàn)略意義的重要技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)和飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)研究起步于上世紀(jì)60年代（蘇聯(lián)援建之后），較西方國(guó)家晚了半個(gè)世紀(jì)以上。上世紀(jì)末和本世紀(jì)初，中國(guó)大量引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，歷經(jīng)聯(lián)合生產(chǎn)、解析、仿制和自主研發(fā)，到目前為止部分國(guó)產(chǎn)的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)（如渦扇-10“太行”）已經(jīng)趕上了國(guó)際一流發(fā)動(dòng)機(jī)水平，國(guó)產(chǎn)替代正如火如荼。
本文限于篇幅，省略了大量技術(shù)細(xì)節(jié)。本文所介紹的幾種飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)分類(lèi)和特點(diǎn)總結(jié)如下：
（簡(jiǎn)單起見(jiàn)，未引入馬赫單位，本文所稱(chēng)音速倍數(shù)是實(shí)際速度與低空空氣音速的比值。低空空氣音速取340米/秒=1,224千米/小時(shí)。）
