涡轮风扇发动机(Turbofan Engine,亦称涡扇发动机)是航空发动机的一种,由涡轮喷气发动机发展而成。与涡喷比较,主要特点是其首级压缩扇叶的面积大很多,除了作为压缩空气的用途之外,同时也具有螺旋桨的作用,能将部分吸入的空气通过喷气发动机的外围向后推。发动机核心部分空气经过的部分称为内涵道,仅有风扇空气经过的核心机外侧部分称为外涵道。涡扇引擎最适合飞行速度为每小时400至2,000千米时使用,故此现在多数的喷气机引擎都是采用涡扇发动机作为动力来源。
涡轮风扇发动机
  自从惠特尔发明了第一台涡轮喷气发动机以后,涡轮喷气发动机很快便以其强大的动力、优异的高速性能取代了活塞式发动机,成为战斗机的首选动力装置,并开始在其他飞机中开始得到应用。
  但是,随着喷气技术的发展,涡轮喷气发动机的缺点也越来越突出,那就是在低速下耗油量大,效率较低,寿命短使飞机的航程变得很短。尽管这对于执行防空任务的高速战斗机还并不
十分严重,但若用在对经济性有严格要求
涡轮风扇发动机
的亚音速民用运输机上却是不可接受的。
涡轮发动机
  要提高喷气发动机的效率,首先要知道什么式发动机的效率。发动机的效率实际上包括两个部分,即热效率和推进效率。为提高热效率,一般来讲需要提高燃气在涡轮前的温度和压气机的增压比,但在飞机的飞行速度不变的情况下,提高涡轮前温度将会使喷气发动机的排气速度增加,导致在空气中损失的动能增加,这样又降低了推进效率。由于热效率和推进效率对发动机循环参数矛盾的要求,致使涡轮喷气发动机的总效率难以得到较大的提升。
  那么,如何才能同时提高喷气发动机的热效率和推进效率,也就是怎样才能既提高涡轮前温度又至少不增加排气速度呢?答案就是采用涡轮风扇发动机。这种发动机在涡轮喷气发动机的的基础上增加了几风扇,并由这些涡轮带动一排或几排风扇,风扇后的气流分为两部分,
一部分进入压气机(内涵道),另一部分则不经过燃烧,直接排到空气中(外涵道)其中外涵道气流产生的推力占总推力的80%左右。由于涡轮风扇发动机一部分的燃气能量被用来带动前端的风扇,因此降低了排气速度,提高了推进效率,而且,如果为提高热效率而提高涡轮前温度后,可以通过调整涡轮结构参数和增大风
涡轮风扇发动机
扇直径,使更多的燃气能量经风扇传递到外涵道,就不会增加排气速度。这样,对于涡轮风扇发动机来讲,热效率和推进效率不再矛盾,只要结构和材料允许,提高涡轮前温度总是有利的。
  目前航空用涡轮风扇发动机主要分两类,即不加力式涡轮风扇发动机和加力式涡轮风扇发
动机。前者主要用于高亚音速运输机,后者主要用于歼击机,由于用途不同,这两类发动机的结构参数也大不相同。
  不加力式涡轮风扇发动机不仅涡轮前温度较高,而且风扇直径较大,涵道比可达8以上,这种发动机的经济性优于涡轮喷气发动机,而可用飞行速度又比活塞式发动机高,在现代大型干线客机、军用运输机等最大速度为M0.9左右的飞机中得到广泛的应用。根据热机的原理,当发动机的功率一定时,参加推进的工质越多,所获得的推力就越大,不加力式涡轮风扇发动机由于风扇直径大,空气流量就大,因而推力也较大。同时由于排气速度较低,这种发动机的噪音也较小。
涡轮风扇发动机
  加力式涡轮风扇发动机在飞机巡航中是不开加力的,这时它相当于一台不加力式涡轮风扇发动机,但为了追求高的推重比和减小阻力,这种发动机的涵道比一般在1.0以下。在高速飞
行时,发动机的加力打开,外涵道的空气和涡轮后的燃气一同进入加力燃烧室喷油后再次燃烧,使推力可大幅度增加,甚至超过了加力式涡轮喷气发动机,而且随着速度的增加,这种发动机的加力比还会上升,并且耗油率有所下降。加力式涡轮风扇发动机由于具有这种低速时较油耗低,开加力时推重比大的特点,目前已在