航空發(fā)動機雖然結(jié)構(gòu)復雜，但是其本質(zhì)的原理卻非常簡單，無非就是利用航空燃料和氧氣混合燃燒，通過產(chǎn)生的能量來為飛機提供前進動力的裝置。如下圖所示，就是一臺比較典型的航空發(fā)動機的結(jié)構(gòu)圖。△航空發(fā)動機的原理其實不復雜△
在發(fā)動機工作的過程中，空氣首先被發(fā)動機的壓氣機壓縮，然后進入燃燒室與燃料混合后點燃產(chǎn)生高溫燃氣，這些燃氣再進入后方的渦輪，推動渦輪轉(zhuǎn)動。最后，燃氣經(jīng)過發(fā)動機的加力燃燒室和排氣口被噴出。這個過程不復雜，但是很多人都意識到了一個問題：我們都點過爆竹，火藥點燃的一瞬間高壓氣體應(yīng)該會向四面八方流動，哪兒有出口就往哪兒鉆。航空發(fā)動機的結(jié)構(gòu)是前后通透的，并沒有把入口堵上，那么為什么發(fā)動機里的燃氣點燃之后卻只往后跑、不從發(fā)動機前面噴出來呢？△爆竹點燃后燃氣向四面八方跑去△
氣體燃燒變熱之后，從氣體分子的層面上看，因為氣體分子受熱后運動加劇，會有彼此分離的趨勢，所以在這樣的情況下氣體內(nèi)部首先會發(fā)生的現(xiàn)象是“膨脹”，只有當氣體的膨脹受阻之后才會產(chǎn)生高壓。也就是說，高溫并不一定會產(chǎn)生高壓，低溫氣體加熱之后只有放在體積有限的空間里，高溫才會產(chǎn)生高壓，所以我們看到爆竹點燃之后火藥劇烈燃燒，在狹小的空間內(nèi)形成高壓、讓爆竹最終產(chǎn)生爆炸。但是，如果在一片空間足夠大的區(qū)域內(nèi)點燃氣體，那么氣體可以充分膨脹但是壓力不會升高，而這就是所謂的“等壓燃燒”。如下圖所示，就是模擬的等壓燃燒，可以看到這部分氣體體積越來越大，但是壓力不變。△模擬中的等壓燃燒△
而航空發(fā)動機中的燃燒室就是等壓燃燒。如下圖所示就是航空發(fā)動機燃燒室的結(jié)構(gòu)圖，可以看到，雖然燃燒室的體積不大，但是對于火焰來說還是可以充分膨脹的。△航空發(fā)動機中的環(huán)形燃燒室△
另外，只要不對氣流進行持續(xù)的加熱，高溫氣體持續(xù)的膨脹（因為周圍環(huán)境壓力還很低）只會讓氣體的壓力愈發(fā)降低。確實，氣體會由高壓區(qū)域向低壓區(qū)域流動，但是我們千萬不要忘記，燃氣本身是有速度的，而且速度的方向是從進口向出口流動的。所以關(guān)于氣體運動收壓力的影響更準確的描述應(yīng)該是：壓差會導致氣流速度發(fā)生改變，而不是簡單的一句“氣體由高壓區(qū)域流向低壓區(qū)域”。比如說下面這段管子就能夠說明這個問題，這是一段由細到粗的管子，根據(jù)伯努利方程，水流進入粗管子之后流速下降、壓力升高，但是水流并沒有流不下去，而是“反?！钡貜牡蛪簠^(qū)流向了高壓區(qū)——這就是流體速度的影響。△水管中水下游的壓力高于上游△
所以在發(fā)動機燃燒室內(nèi)可能會在局部會發(fā)生氣體下游壓力高于上游壓力，造成氣體速度減慢甚至于造成氣體在小范圍內(nèi)回流，但是氣流總體上還是會在原本就有的速度下持續(xù)前進。△燃燒室內(nèi)氣體的回流△
燃氣在發(fā)動機內(nèi)部的流動到底是什么樣的？
說了那么多，
我們回到航空發(fā)動機上來。
如下圖所示，
那條綠色的線就是發(fā)動機內(nèi)部的總壓線。
△發(fā)動機中氣流的參數(shù)變化△
可以看到，氣體在進入到發(fā)動機之后壓力一路升高，但是從壓氣機出來之后，即便是在燃燒室中被點燃，這些氣體的壓力不僅沒有上升，還有些許下降【因為流動過程有能量損失】，所以這些燃氣并不會回流，而是流動到下游的渦輪中去。而且在渦輪中，“高壓氣體”也已經(jīng)是名不符實。由于氣流在流經(jīng)渦輪的時候持續(xù)膨脹，又沒有什么能源持續(xù)加熱氣體，所以氣流的壓力順著渦輪一路下降。那么為什么在壓力最高點的地方（壓氣機出口），氣體不反著流動呢？答案就是：“因為前面是壓氣機呀！”壓氣機的作用就是把氣體由低壓壓縮成高壓，所以氣體可以向著壓力增大的方向流動，而不是反向流動。反過來說，當發(fā)動機的壓氣機由于種種原因不能給氣流加壓了，這個時候燃燒室內(nèi)的壓力就會迫使高溫燃氣回流，從而造成所謂的發(fā)動機“喘振”，我們看到的現(xiàn)象就是火焰從發(fā)動機的入口噴出來。△發(fā)動機發(fā)生喘振△
航空發(fā)動機內(nèi)的氣體從壓氣機出來之后，壓力一直是在降低的，即便是摻混燃料點燃之后燃燒得轟轟烈烈，但是由于是等壓燃燒，所以氣流壓力依然不變（甚至于下降），高溫氣體會在原有的速度加持下一直向著發(fā)動機尾噴口方向流動，而不會朝著發(fā)動機入口反向流動。
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