飛機使用涵道發動機(如渦扇發動機)的原因在于它們能夠更高效地在不同的飛行條件下提供推力。外涵道(也稱為旁通涵道)的作用是使一部分空氣繞過核心發動機(內涵道),這樣做有幾個好處:
提高燃油效率:通過外涵道流過的空氣不參與燃燒,這意味著可以用較少的燃料來產生更多的推力。這是因為外涵道的空氣可以以較低的速度提供推力,而根據動量守恒定律,低速的大質量氣流比高速的小質量氣流更有效率。
降低噪音:外涵道中流過的空氣速度較低,因此產生的噪音也較低。這對于民用航空尤其重要,因為機場周圍的噪音污染是一個嚴重的環境問題。
提高發動機推力:在某些設計中,外涵道的空氣還可以通過后置風扇進一步加速,從而增加發動機的總推力。
涵道比(Bypass Ratio)是外涵道空氣質量流量與通過核心發動機的空氣質量流量的比例。高涵道比發動機(High-Bypass Ratio Engines)通常用于民用航空,因為它們能夠在較低的推力比(Thrust Specific Fuel Consumption, TSFC)下運行,即每單位推力消耗的燃油量更少,這使得它們更加經濟。
相反,軍用飛機,尤其是戰斗機,通常使用低涵道比甚至沒有涵道的發動機,因為它們需要更高的推力重量比和更好的機動性。這些發動機的設計重點是最大化推力,即使這意味著犧牲一些燃油效率。
總之,外涵道的設計是為了平衡燃油效率、噪音水平和推力需求,以適應不同類型飛機的特定需求。高涵道比發動機的主要推力確實來自外涵道的空氣流動,而核心發動機除了提供部分推力外,還負責驅動外涵道中的風扇。