涡轮喷气发动机
Turbojet
燃气涡轮发动机最广泛的用途是航空发动机，而且航空发动机绝大多数是燃气涡轮发动机，称为航空燃气涡轮发动机，主要有四种类型，涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机。本节介绍涡轮喷气发动机，简称涡喷发动机。
涡喷发动机基本结构
涡喷发动机主要用在高速战斗机，早期的涡喷发动机与普通涡轮发动机一样，由轴流式压气机、环形燃烧室或环管燃烧室、轴流式涡轮组成，有关各部分结构与原理参考相关章节，现在的涡喷发动机增加了加力燃烧室。本节通过一个涡喷发动机模型来说明基本结构与简单原理，模型仅由主要部件组成，静叶不显示；模型涡轮后部长度有所缩短；润滑系统、启动系统等附属系统示意性显示；各部件比例未与任何实际发动机相同，模型仅作基本结构与原理演示。
涡喷发动机功能是产生高温高压燃气，从尾喷管中高速喷出产生推力，它就是飞机的推进器。涡轮仅带动压气机，不向外输出机械功，图1是涡喷发动机模型的转子，由一级轴流涡轮与10级轴流式压气机同轴组成。
图1-涡喷发动机的转子
图2与图3是涡喷发动机剖面图，转子安装在机壳（气缸）内；在压气机与涡轮之间有环形燃烧室，燃烧室内安装环形火焰筒与多个燃料喷嘴（参见“环形燃烧室”）。由于转子轴没有通向机外，一般通过扇齿轮与外面的启动机相连接，启动机一般用电机，在启动后作发电机用，大的涡喷发动机则采用另一个小形涡轮发动机启动。
图2-涡喷发动机结构图（一）
图3--涡喷发动机结构图（二）
涡喷发动机工作原理与普通燃气轮机相同，其特点是膨胀的燃气除了推动压气机，大部分能量变为高速喷出燃气的动能，产生推力推动飞机前进。
加力燃烧室
涡喷发动机主要用在歼击机等军用战斗机上，多为超音速飞行，仅靠涡轮机喷出的燃气产生推力还不能满足多种需求，于是在涡轮后方又增加了加力燃烧室。加力燃烧室利用涡轮排出的燃气中剩余氧气加燃油燃烧（空气通过主燃烧室后尚剩余有2/3～ 3/4的氧气），产生更大的推力。在短距离起飞，大角度爬升时都需要加力燃烧室助力。加力燃烧室在涡轮后部，主要由扩压室、预燃室、火焰稳定器、喷管组成，图4是加力燃烧室结构示意图。
图4--加力燃烧室结构图
扩压室在涡轮后部，扩大的外壳与涡轮后锥体形成扩压室，扩压的目的是适当降低气流速度，便于点火与稳定火焰。扩压室内的整流支板支撑涡轮轴承与涡轮后锥体，并稳定气流。
在加力燃烧室有环形燃料管，管上有若干喷嘴，在加力燃烧时喷出燃料。
预燃室是用于加力燃烧室点火的一个小型燃烧室，安装在涡轮后锥体内。预燃室的空气来自于压气机出口的空气，一般用电火花直接点火，起燃后喷出的火舌点燃加力燃烧室的燃料。
为防止燃烧气流混乱产生振荡燃烧，在燃烧室内采用非流线型物体对火焰进行稳定，最普通采用V形槽，V形槽有环形的与径向的，本例是采用环形槽。实际发动机有2排或3排环形槽，图5是一个有3排V型环形槽的火焰稳定器（从后部看），图中可看到火焰稳定器前方有许多喷嘴， 该照片来自网络。
图5--涡喷发动机加力燃烧室
在加力燃烧室流出的燃气在喷管膨胀加速，将燃气的能量转变为动能，从尾喷口高速喷出，产生反作用推力。
加力燃烧耗油很大，仅在需加力时短时使用。
涡喷发动机的气流走向与动画
图6为涡喷发动机工作流程与气流走向图。压气机产生高压空气，流向见浅蓝色箭头线；燃烧室产生高速膨胀燃气，流向见红色箭头线；加力燃烧室继续加温膨胀气体，其流向见紫色箭头线。
图6--涡喷发动机气流走向图
下面请观看涡喷发动机运转动画，前半是平常运行动画，后半是加力动画。如果在线观看出现转子抖动或反转，请下载用其他播放器观看。
涡轮喷气发动机运转动画