喷气式

喷气式飞机(Jet aircraft)，又称为喷射机(台湾)，是一种使用喷气发动机作为推进力来源的飞机。其与传统的螺旋桨飞机除了使用的动力系统不同之外，所适合的飞行环境也不尽相同。喷气式飞机由于发动机运作原理的不同，需在10,000米至15,000米的高空中才能达到最佳推进效率。除此之外，为配合高空飞行时的气压降低，喷气客机大部分都配置有加压舱，而驾驶喷气军用机的飞行员，则需要穿戴具有加压功能的飞行服及飞行面罩。

喷气式飞机

喷气式飞机烧煤油而不烧汽油的原因

许多人都有一种错觉，认为飞机全都烧汽油。其实并不是这样，现代喷气式飞机就是选择煤油作燃料的。

喷气式飞机发动机工作原理和活塞式发动机有所不同，它的燃烧过程并不是间断进行的。燃料点燃，以后就可以燃烧到发动机断油。所以，不要求燃料有相当好的蒸发性，烧汽油就显得大材小用了。不但这样，现代喷气式飞机飞得高、而且速度快，于是带来一个很大的问题：处在高空飞行的飞机，因为空气相当稀薄，大气压力也小，而且燃料处于低压状态，通常在这种环境下，假如以汽油为燃料，油箱以及油路中的汽油就会马上沸腾，从而产生许多油蒸汽，阻塞油路，造成“气塞”。发动机也会由于得不到燃料而在空中停车，从而造成机毁人亡的严重飞行事故。为了防止“气塞”出现，喷气式飞机也只能采用沸腾温度十分高、而且不易蒸发的煤油作燃料了。

此外，煤油的润滑性要比汽油好得多，而汽油会使发动机各个机件润滑性能变差，极大缩短发动机的使用寿命，因此这也是喷气式飞机烧煤油的另外一个原因。

洛克希德·马丁公司的工程师们设计了一种商业超音速飞机，名为N+2，它能搭载80名乘客，从纽约飞往洛杉矶只需2.5小时。

N+2配备了一个由三个喷气装置组成的新推进系统。发动机位于飞机主体的上方，另外两个在机翼下分开。据美国宇航局N+2项目负责人迈克尔·布纳纳诺称，太空工程师的另一个关键研究目标是降低喷气式飞机的噪音，重点是风扇、机身和机场的噪音控制。但他也表示，除了N+2，许多其他客机也在寻求降噪和提速。

内华达州艾利安公司开发的AS2商用喷气式飞机可以以1.6倍音速飞行，搭载12名乘客，从纽约到伦敦仅需4个小时。然而，音爆对所有超音速飞机来说都是一个难题。当飞机以超音速飞行时，会产生巨大的噪音。因此，世界上大多数国家禁止超音速飞行。超音速飞机只能用于远洋飞行。然而，包括波音在内的航空公司目前正在努力解决音爆问题。美国宇航局表示，预计到2022年实现这一目标。

洛克希德·马丁公司目前正在测试一架名为HTV-2的无人机，据说它的飞行里程为每小时13000英里。以这个速度，从纽约飞到洛杉矶只需要12分钟。

随着人类社会的发展，活塞式发动机因其动力不足、高速性能差等缺点，越来越不能满足人们的出行和战备需要。第二次世界大战后，活塞式发动机逐渐退出民用航空和军用飞机的主舞台，仅用于轻型飞机和直升机，如农业和林业机械、无人驾驶飞行器和商用飞机。然后是航空发动机的第二个时代——喷气式飞机时代。

喷气发动机是一种直接反应推进装置。低速工作介质(空气和燃料)被加压燃烧后高速喷出，直接产生反作用力。与活塞式发动机相比，喷气发动机在重量和高速性能方面要优越得多。事实上，早在1913年，法国工程师雷恩·洛林就获得了世界上第一项喷气发动机专利。其工作原理是:空气从进气口进入，经过供油系统后在燃烧室中燃烧，然后从推进喷嘴喷出产生推力。其原理与今天的冲压发动机非常相似，但由于当时材料技术和制造水平的限制，无法生产。

喷气发动机是如何工作的

从1937年到1938年，英国的惠特尔和德国的奥海因分别在雷诺·罗兰设计的发动机上增加了压缩机设计，实现了进气增压，从而开发出一种更实用、更高效的燃气涡轮发动机。这种发动机主要由进气装置、压缩机、燃烧室、燃气轮机和尾喷管组成。其工作原理是空气从进气装置进入发动机后，被压缩机压缩增压，然后进入燃烧室与喷射的航空煤油混合燃烧，形成高温高压气体，然后进入燃气轮机膨胀做功，驱动涡轮高速旋转，输出驱动压缩机和发动机其他附件所需的动力，燃气轮机排出的气体产生发动机的推力。

1939年8月27日，一架贺-178装备了由改进设计的HeS3B发动机。它成功地进行了第一次人类喷气式飞行，从而宣告了喷气式飞行时代的开始。这款HeS3B发动机是对奥海因最初设计的HeS1发动机的改进，台架推力从265daN增加到490daN。

第二次世界大战后，随着科学技术的迅速发展，在惠特尔和奥海因成功的基础上，航空发动机中的燃气涡轮发动机家族迅速壮大。涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、涡轮风扇发动机和螺旋桨风扇发动机相继出现。由于其性能远远优于活塞式发动机，它们仍然是推动飞机飞行的主要力量。此外，除航空业外，燃气轮机还广泛应用于航运和电力行业，成为推动社会进步和发展的重要引擎。

参考

1.严晓军。《典型航空发动机结构的比较与分析》，[M。北京:北京航空航天大学出版社，2011；

2.陈光刘大响。航空发动机:[飞机的心脏。北京:航空工业出版社，2003；

3.邓铭刘长福。[航空发动机结构分析。Xi安:西北工业大学出版社，2006。

在空中，声音传播的速度约为1220公里/小时，而喷气式飞机在飞行速度测试中的飞行记录是3600公里/小时，所以人们称之为“超音速飞机”。

喷气式飞机上使用的喷气发动机主要依靠燃料燃烧时产生的气体来高速喷射出强大的气流，从而使飞机获得更大的推力和更快的飞行速度。特别是在空气相对稀薄的海拔10000-20000米的地方，喷气发动机比螺旋桨活塞发动机有着无可比拟的优势。

蓝天上的喷气式飞机(网络图)

喷气式飞机原型的出现

世界上第一架喷气式飞机是由一位名叫亨利·科安达的罗马尼亚人设计制造的。

1910年10月，当他在巴黎展览会上展示设计的飞机时，它引起了巨大的轰动，因为它使用了一种新型发动机。他设计了一种发动机，使用50马力的发动机向后推动风扇推动空气。与此同时，他增加了一个加力燃烧室，使排气管中的气体充分膨胀，以增加反推力。这是世界上最早的喷气式发动机。

展览结束后，科安达根据专家的建议改进了他设计的飞机。同年12月10日，当科安达在飞机上进行例行检查时，他不小心碰了一下飞机的启动和安装。飞机突然起飞了。当时，科安达没有时间控制飞机。飞机随后掉头冲向地面，引发了一场大火。幸运的是，科安达在着陆前被抛出机舱，降落在附近的草坪上，没有受到多大伤害。就这样，科安达不仅成为了世界上第一架喷气式飞机的发明者，也成为了它的驾驶员。尽管飞机以这种意想不到的方式起飞，但离开地面的时间很短。

自从第一架喷气式飞机被烧毁后，它就没有被修理过，但是科安达的名字一直留在世界航空史上。可以说，他的飞机设计在一定程度上是前瞻性的，这与今天的设计理念“涵道风扇”是一致的，即在涵道中，风扇带动空气向后方产生推力。然而，它与今天的“管道风扇”略有不同，后者只使用空气驱动，而今天它是空气和燃料的混合物。

大胆的想法和困难的研发

多亏了英国的弗兰克·惠特尔，真正的喷气式飞机是在喷气式发动机诞生后出现的。

弗兰克·维特正在工作(网络图)

1929年，年仅22岁的维特尔是皇家空军学校的飞行学员。他擅长学习和研究。他发现飞机上使用的活塞式发动机有一些局限性。因此，制造涡轮发动机的想法应运而生。

后来，他被分配到中央飞行学校担任训练教官。校长认为他关于喷气式飞机动力的想法非常合理，并组织了一个专家研讨会来讨论它，这对他是一个很大的鼓励。

在研讨会上，他大胆地提出了一个新的研发理念，让飞机飞得更快更高:首先必须取消螺旋桨和活塞发动机！当时，业内人士认为他的想法很荒谬，很少有人认真对待。他们都同意，如果一架飞机想飞向天堂，没有螺旋桨它怎么能飞呢？这太不可思议了！

维特尔的想法是用一个像风车一样的风扇来吸入和压缩空气。压缩空气和燃料混合燃烧膨胀，然后从尾喷管高速喷出，从而推动飞机前进。结果，维特尔把他的设计方案交给了英国空军部的发动机顾问进行审查，希望得到他们的支持，但结果仍然令他非常失望。然而，维特尔皇家空军基地的教练约翰逊对维特尔的想法非常感兴趣。

1930年1月16日，约翰逊要求维特尔将设计方案带到英国专利局进行注册。在接下来的几年里，他和维特尔一起四处游说，但是没有人感兴趣。结果，制造喷气发动机的想法被搁置了。

涡轮发动机(网络图)

1939年9月1日，德国入侵波兰后，欧洲战争全面爆发。如果英国政府从一开始就支持维特尔的发明，那么它很可能已经接管了空中优势，但历史不能假设它。幸运的是，就在维特尔的研究工作筋疲力尽的时候，美国空军部与他签订了一份合同，要求他尽快制造一种轻型发动机(发动机是发动机的核心部分，也是发动机的替代品)，用于战斗机。

到1940年7月，维特尔开发的发动机已经能够正常运转。经过测试，它的推力足以推动一架小型飞机。

1941年5月15日晚，试飞员爬进喷气式飞机狭窄的驾驶舱后，这架银色的小飞机瞬间飞入云层。后来，另一架喷气式飞机直接飞往哈特菲尔德机场接受丘吉尔首相的检查。

许多人幻想所有的飞机都燃烧汽油。事实上，情况并非如此。现代喷气式飞机使用煤油作为燃料。

喷气发动机的工作原理不同于活塞式发动机。它的燃烧过程没有中断。当燃料被点燃时，它会燃烧，直到发动机没有油为止。因此，不需要相当好的燃料蒸发，燃烧汽油是对资源的浪费。不仅如此，现代喷气式飞机飞得又高又快，这就带来了一个大问题:飞机在高空飞行，因为空气很稀薄，大气压力也很小，而且燃料处于低压状态，通常在这种环境下，如果用汽油作燃料，油箱和油路中的汽油会立即沸腾，从而产生大量的油气，堵塞油路，造成“气塞”。由于缺乏燃料，发动机也会停在空中，从而导致严重的飞行事故，发动机被损坏，人员死亡。为了防止“气塞”的发生，喷气式飞机只能使用沸点很高且难以蒸发的煤油作为燃料。

此外，煤油的润滑性比汽油好得多，这会使发动机各部件的润滑性变差，大大缩短发动机的使用寿命。因此，这是喷气式飞机燃烧煤油的另一个原因。

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喷气式冲浪板一般指的是动力冲浪板，动力冲浪板约2.5米长、0.6米宽的冲浪板整体呈流线型,重约70-90公斤不等。动力冲浪板由新型复合材料制作而成,时速可达55公里,船体装有的操纵手柄,电子打火开关按钮以及油门控制器,在冲浪板底部配有330CC单缸水冷二冲程发动机和喷泵系统,是专门为动力冲浪板量身设计的。

动力冲浪板属于新型涉及运动器材领域，尤其是涉及一种采用发动机动力，可以在海面上冲浪也可以在平静水面上驶行的动力冲浪板。包括船体组件、动力装置、操纵手柄、主尾翼，其特征是所述的船体组件为扁长椭圆形流线式中空结构，船体组件上面中部位置设有本体大盖，动力装置设置在船体内中空部位，船体组件的头部设有导流罩，操纵手柄通过拉索管联接在导流罩上，船体组件下面的尾部设有主尾翼，主尾翼的前端两边设有左侧翼、右侧翼。动力装置采用汽油燃料，操作手柄上设有控制开关，冲浪时操作性、娱乐性强。

动力冲浪板由新型复合材料制作而成，流线型船体美观时尚，船体上还装有的控制手柄，电子打火开关按钮以及油门控制器。在船体内部，同时安装着拥有的50CC.330CC二冲程发动机，这台发动机也是专门为动力冲浪板量身设计的专用水上发动机。

动力冲浪板是一种改进汽油发动机的动力冲浪板，以冲浪板前进方向为基准，板体内部形成有中空腔体，该中空腔体开口于板体的上面，动力单元容置于中空腔体中，前盖板可拆卸地固定覆盖于中空腔体上，动力单元的核心部件为汽油发动机，汽油发动机上设有齿轮转向装置，齿轮转向装置的第一齿轮轴与汽油发动机的动力输出端相连接，齿轮转向装置的第二齿轮轴与位于水中的推进单元动力输入端相连接，控制单元控制动力单元输出功率和冲浪板的前进方向，本例的齿轮转向装置不仅能够改变动力输出方向，且承载力大，本例仅需承受板体在水中的阻力，提高了航速，不仅能使运动者在无风无浪的水面上尽情享受冲浪的乐趣，而且造型美观。

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在喷气式时代，战斗机和轰炸机的发展形成互相追赶的局面。

轰炸机的发展由活塞式过渡到喷气式，其结构、气动布局、飞行性能等方面，都有了很大发展。到 60 年代，喷气式轰炸机日趋完善。喷气式轰炸机的特点是：飞行速度快，飞行高度高，航程远，机载设备相应配套。一些轰炸机采用了后掠翼和变后掠翼技术，解决了在较大的速度范围和高度范围内的飞行问题。机载设备的发展，保证了轰炸机能在各种气象条件下执行任务。轰炸机携带的武器，除常规炸弹外，还有核弹、空地导弹等。它能在敌方防御火力圈之外实施轰炸突击，从而提高了轰炸突击效果和自身的生存能力。

世界上第一架喷气式轰炸机是德国生产的 Ar—234。这是一种单座上单翼轰炸机，外形呈流线型，驾驶舱在机头，采用透明增压式结构。1943 年 6 月 15 日，Ar—234 原型机首次飞行成功，飞行性能良好。后来，德国当局决

定采用 Ar—234B 系列，并命名为“闪电”计划。B 系列飞机第一架原型机 9 号机于 1944 年 3 月完成首次飞行。10 号机于同年 4 月试飞。11 号机于同年

5 月进行试飞。经过一系列试飞，德国准备生产 Ar—234B 系列轰炸机，预定生产的 1 号机在 1944 年 6 月 8 日首次飞行，原计划在该机首次飞行时，德国党政军头目将前往观看，为了万无一失，试飞员决定进行一次预先试飞。这架飞机起飞后，起落架和无线电相继发生故障，在着陆时，双发动机起火。尽管这样，试飞员仍驾驶飞机安全降落。飞机着陆后，技术人员检查并排除故障，5 小时后开始正式飞行。

Ar—234B 轰炸机最大载弹量约 1500 千克，机上装有两门 20 毫米航炮，用于后射护尾。该机安装的潜望式瞄准具可与轰炸瞄准装置交连，用以控制航炮后射。飞行员座椅后部安装了一块 15.5 毫米的防弹钢板，以保护飞行员头肩部位。

1945 年 2 月 24 日，一架 Ar234 轰炸机在战斗中，一台发动机起火，在盟军占领区被迫降落，这是落到盟军方面的第一架喷气式轰炸机。

Ar—234 是德国根据战时急需研制的，该机研制成功时，德国已处于垂死阶段，它经历了很短的历程，德国就战败了。虽然 Ar—234 在战争中没有发挥很大作用，但绝不能因此而忽视它在喷气式轰炸机发展史上应有的地位。

亚音速喷气式远程轰炸机 B—52“同温层堡垒”是美国波音公司研制的， 1955 年 6 月开始装备部队。B—52 生产最多的是 G 型和 H 型，这也是最新的两种型号，比原型机有了很大的改进。H 型改装了涡轮风扇发动机，飞机的航程增加了 10—15％。B—52G 型可带两枚空地导弹。B—52 还正在试验发射巡航导弹，准备用作巡航导弹的载机。在喷气式轰炸机中，B—52 是较完善的一种，从它的气动布局、机载设备、武器系统等方面看，都比较理想，它还装有各种干扰设备，在很大程度上提高了突防能力。

原苏联的第一种超音速轰炸机是图—22，它的最大速度 2124 公里／小时，它能从原苏联东部沿海基地起飞，深入美国浅近纵深地区实施轰炸。图 —22 可带射程为 1200 公里的巡航导弹。图—22 装有较新式的电子设备，其中有地形跟踪雷达和惯性导航系统，前者可用于低空实际飞行，后者与军用卫星配套，可完成远程导航任务。飞机上还装有各种电子干扰设备。

法国的“幻影Ⅳ”也是超音速轰炸机，它的最大 M 数为 2. 2。