涡喷:最“纯粹”的喷气,基本没大风扇,全靠高速喷出的燃气产生推力。喷气速度极快,能达到1000米/秒以上。
涡扇:在涡喷前面加了个大风扇(内涵道+外涵道),一部分空气进核心机,一部分直接从外涵道吹出去。推力大、效率高,是现代客机和战机主流。涵道比(外涵道/内涵道空气流量比)越大,一般越省油,但高速性能会下降。
涡桨:等于把涡扇的外涵道壳子去掉,风扇(螺旋桨)做得巨大无比,几乎所有推力都来自螺旋桨。效率更高,但速度上不去,因为螺旋桨尖速度不能超音速,否则会产生激波,阻力剧增,桨叶都可能撕裂。
涡轴:可以理解为把涡桨的螺旋桨动力,通过一根轴和减速齿轮箱,输出给直升机的旋翼。它追求的不是喷气速度,而是输出巨大的轴功率,去驱动那个直径几十米的“大风扇”(旋翼)。
这里有个关键公式:功率P ≈ 推力F × 速度V。
在功率一定的情况下,你想让喷出的气体速度(V)越快,你能得到的推力(F)就越小。反过来,想让推力大,气体流速就得慢。
这就好比,你用高压水枪(高速小流量)去冲一张纸,可能冲不动;但你用大风扇(低速大流量)吹,纸就飘走了。垂直起降,需要的是在零速度状态下,产生大于飞机重力的“升力”(推力)。这时候,涡轴+大旋翼这个组合,气体流速慢(下洗气流通常低于100米/秒),但流量巨大,所以升力/推力最大,是效率最高的选择。所以你看直升机,发动机本身不大,但那个旋翼是真吓人,动辄十几二十米,就是靠它“兜”住大量空气,温柔且有力地把飞机“捧”起来。