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文/尹俊杰
（银河执法者图片来自网络）
（《米兰》图片来自网络）
在各种战争场面炽热的科幻电影中，除了巨型宇宙飞船外，外形炫酷、战斗能力爆炸的小型战斗机或飞行器也是奇幻迷们瞩目的亮点。 在《黑衣人：全球》中，只需按一下按钮，跑车就可以变身为银河执法者喷气式飞机。 《X战警》的“黑鸟”、《银河护卫队》的“米兰”也能瞬间引发奇幻迷的尖叫。 事实上战斗机推重比排名，我国研制的歼20、歼11B也是天空中速度与激情的代表。 事实上，无论幻想还是现实，对于一架耐用的战斗机来说船舶自动化设备维修，良好的动力装置是必不可少的——那就是飞机的心脏——航空发动机。
只是牛顿第三定律吗？
要使飞机升力，需要提供自下而上的浮力来抵抗重力。 然而，浮力是机翼的工作，与航空发动机无关。 飞机发动机用于提供推力来驱动飞机前进。 航空发动机的原理其实很明显：对于活塞发动机来说，通过四冲程内燃机的运转，带动螺旋桨的叶片旋转，使空气加速并向后流动，而空气的流动空气反过来又给飞机一个力，因此飞机被“推”向前；对于涡轮喷气发动机来说，空气被加压并与燃料混合并燃烧，并以气体的形式喷出，这也产生了前进的力飞机的推力，因此，气体的反作用力是飞机能够向前飞行的原因，换句话说，就是牛顿第三定律。
你没听错，就是这么简单。
当然，话还没说完。 我们的目标不仅仅是让飞机飞起来，而是让它飞得更快、更高、承载更多的重量。
从莱特兄弟到 F-35——航空航天发动机的演变
自1903年12月17日莱特兄弟在飞机上安装四缸直列水冷发动机并完成世界首次飞行以来，人类开启了探索航空航天发动机的大门。
（莱特兄弟图片来自网络）
第二次世界大战期间，活塞发动机得到广泛开发和使用。 战争双方都想尽办法改进自己的发动机——对于一架好的战斗机来说，提高其空战能力最重要的部分当然是提高发动机性能。 当时最具代表性的发动机是普惠公司的“双黄蜂”R-1830和英国的“梅林”V-12。 前者是美军近2万架B-24轰炸机的动力装置，后者广泛应用于“飓风”、“喷火”、“野马”等著名战斗机上。
（P-51“野马”战斗机图片来自网络）
随后，燃气涡轮发动机的诞生宣告了活塞发动机的死亡。 早在1930年代，英国怀特少校就已经成功研制出涡轮喷气发动机，同时德国甚至成功完成了世界上第一架喷气式飞机的首飞。 自20世纪40年代以来，燃气涡轮发动机开始了快速发展过程。 在70多年的发展中，战斗机发动机的推重比从2提高到7再到9。对于更先进的第四代航空发动机，推重比甚至达到了10甚至更高。
说起航空发动机，就不得不提航空发动机发展史上的传奇人物：CFM-56发动机。 它几乎具有民用航空发动机的所有优点：成本低、油耗低、运行可靠、可维护性强。 正因为如此，世界上许多飞机都配备了CFM-56系列发动机。
（CFM56-7发动机剖面图来自网络）
（波音737客机，该型号飞机配备CFM56-3发动机 图片来自网络）
航空发动机的未来——F-22 的结局是什么？
在这个瞬息万变的时代，空军已经成为战场上的决定性因素之一。 航空发动机作为飞机的心脏，起着至关重要的作用。 从某些角度来看，航空发展是决定战斗机作战能力的因素之一。 先进航天发动机的研发对于保持一个国家的军事、技术和商业优势具有重要作用。
F-22是世界上最先进的战斗机，F-119也是世界上最先进的军用发动机。 目前，世界上多个主要国家也在竞相研发第四代航空发动机，包括普惠公司的F-135发动机（是F-35战斗机的动力装置）、AL-41F发动机等。俄罗斯苏57战斗机的发动机，以及计划安装在我国歼20B战斗机上的WS-15“峨眉”发动机。
（苏57战斗机 图片来自网络）
在当今涡扇喷气发动机占主导地位的时代，传统的发动机性能提升简直就是“换汤”。 能否真正实现突破，需要以“换汤”的方式开发工作原理完全不同的发动机。
如今，新概念发动机主要是喷气发动机。
最有可能成为我们下一代航空发动机的是变循环发动机（我们称之为VCE和ACE）。 飞机在飞行过程中会面临多种不同工况，如起飞、亚音速巡航、与战斗机空战、开加力追击敌机，以及海洋、高原、沙漠等不同地区，再加上降雨变循环发动机是指受雪等天气影响，改变发动机某些零件的几何形状、尺寸或位置，以实现不同工况下的工作循环的发动机。
（YF22、YF23战斗机和YF120可变循环发动机，这是世界上第一台经过飞行验证的战斗机用可变循环发动机。图片来自网络）
此外，脉冲爆震和超燃冲压发动机也是新概念发动机。 前者利用脉冲、周期性爆震波产生的高温高压气体产生推力。 后者也出现在科幻小说《盲视》中——“贝茨从感觉控制中心抓取了一张图片，突出显示了前端的某些部分，后端立即得出了结论：‘超音速冲压发动机。’”在其中燃烧室中，空气和燃料在超音速气流中进行混合燃烧。 未来它不仅用于高马赫数飞机，还可能成为导弹的动力装置。
（看起来好奇怪的脉冲爆震发动机图片来自网络）
（NASA研发的X-43A飞机配备超燃冲压发动机战斗机推重比排名，是人类建造的速度最快的飞机。图片来自网络）
此外，虽然我们不认为未来几十年内某种发动机不会直接KO燃气涡轮发动机，但我们仍在对以电力推进技术为代表的其他动力源的航空发动机进行研究。
顾名思义，这项技术是利用安装在飞机上的电池提供能量来驱动机翼上的螺旋桨旋转或利用高压产生离子风，利用离子风来驱动飞机飞行。 然而，这项技术仍然存在许多瓶颈需要克服。 例如：电池容量、电机的用途和安装位置、电机的功率要求和效率要求、电机的散热等。
（NASA分布式电力推进飞机X-57概念图来自网络）
结论
人类是地球的孩子，但最终会走出地球，飞向蓝天。 飞机发动机不仅是体现牛顿第三定律精髓的机械装置，它也代表了人类对天空的渴望。 虽然对抗的本能让航天发动机仍然作为重要的军事武器得到发展，但它仍然是人类各个领域融合的科学技术的结晶。
未来的人们可能会怀念我们涡轮发动机的时代，就像我们怀念火车时代一样。 时代在进步，科学在进步船舶自动化设备维修，但不变的是我们的好奇心。 为了实现更高、更快、更重的目标，我们永远不会停止探索。
当然，有一天，人类最终会像今天开发航空发动机一样，向太空探索注入资金，因为——
我们的旅程是星星和大海。
（我们的旅程是来自网络的星辰大海图）
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