噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是指由噴管噴出的高速射流直接產(chǎn)生反推力的發(fā)動(dòng)機(jī)，廣泛用作飛機(jī)的動(dòng)力裝置。燃料和氧化劑在發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，釋放出熱能，轉(zhuǎn)化為調(diào)節(jié)噴嘴內(nèi)氣流的能量。飛機(jī)攜帶的氧化劑除燃料外，稱為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，包括固體燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和液體燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，其特點(diǎn)是在大氣層外工作。

稱為從大氣中取空氣作為氧化劑，不自帶氧化劑“空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)”，包括沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)、脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)等。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是現(xiàn)代運(yùn)輸機(jī)中應(yīng)用最廣泛的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其特點(diǎn)是推力大、低噪音和低油耗。

實(shí)際應(yīng)用

噴氣推進(jìn)是英國著名物理學(xué)家艾薩克·牛頓（Isaac Newton牛頓牛頓）爵士樂的實(shí)際應(yīng)用運(yùn)動(dòng)第三定律。該定律表述為：每一個(gè)作用在物體上的力，都有一個(gè)方向相反大小相等的反作用力。就飛機(jī)推進(jìn)而言，“物體”是空氣在通過發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)被加速。產(chǎn)生該加速度所需的力具有作用在產(chǎn)生該加速度的裝置上的大小相等方向相反的反作用力。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)類似于發(fā)動(dòng)機(jī)/螺旋槳組合產(chǎn)生推力。兩者都是通過向后推動(dòng)大量氣體來推動(dòng)飛機(jī)，一種是相對低速的大量空氣滑流的形式，另一種是非常高速的氣體射流的形式。

同樣的反作用原理出現(xiàn)在所有形式的運(yùn)動(dòng)中，并且通常有許多應(yīng)用。噴氣推進(jìn)原理最早的著名例子是古希臘希律王的發(fā)動(dòng)機(jī)，公元一世紀(jì)作為玩具生產(chǎn)。這個(gè)玩具說明了從噴嘴噴出的水蒸氣的能量可以把大小相等方向相反的反作用力傳遞給噴嘴本身，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。一個(gè)類似的旋轉(zhuǎn)式花園灑水器是這個(gè)原理的一個(gè)更實(shí)際的例子。該灑水噴頭通過作用在水噴嘴上的反作用力旋轉(zhuǎn)。現(xiàn)代滅火設(shè)備的高壓噴嘴是“噴流反作用”的一個(gè)例子。由于水射流的反作用，消防隊(duì)員常常可以 不要握住或控制水管。也許這個(gè)原理最簡單的表現(xiàn)就是嘉年華氣球當(dāng)它釋放空氣或氣體時(shí)，它會(huì)朝著與射流相反的方向迅速飛走。

噴射反應(yīng)肯定是內(nèi)部現(xiàn)象。它并不像人們通常想象的那樣，是由于急流的壓力作用在大氣上造成的。事實(shí)上，噴氣推進(jìn)引擎，不考慮火箭，、沖壓噴氣、或渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種設(shè)計(jì)用來加速空氣流或氣體流并將其高速排出的裝置。當(dāng)然，有不同的方法可以做到這一點(diǎn)。但在所有情況下，最終作用在發(fā)動(dòng)機(jī)上的反作用力，也就是推力，與發(fā)動(dòng)機(jī)排出的氣流質(zhì)量和氣流速度成正比。換句話說，在大量空氣中加入小速度，或者在少量空氣中加入大速度，可以提供相同的推力。在實(shí)踐中，人們喜歡前者，因?yàn)榻档蛧姎馑俣瓤梢垣@得更高的推進(jìn)效率。

他們的工作過程可以總結(jié)如下：進(jìn)氣、壓縮、燃燒、排氣。

不同類型的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，不考慮沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)、脈沖噴氣、燃?xì)廨啓C(jī)、渦輪/沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)-火箭，唯一的區(qū)別是“推力提供者”即發(fā)動(dòng)機(jī)供給能量并轉(zhuǎn)化為飛行動(dòng)力的方式。

沖壓噴氣

沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)（Ramjet）其實(shí)就是氣動(dòng)熱導(dǎo)管。它沒有任何主要的旋轉(zhuǎn)部件，但只包含一個(gè)擴(kuò)大的進(jìn)氣道和一個(gè)收斂的形狀或收斂-擴(kuò)張形出口。當(dāng)它被外部能量強(qiáng)迫前進(jìn)時(shí)，空氣被迫進(jìn)入進(jìn)氣口。當(dāng)它流過這個(gè)擴(kuò)散形導(dǎo)管時(shí)，它的速度或動(dòng)能減小，而壓力能增加。然后，燃油的燃燒使總能量增加，膨脹的燃?xì)馔ㄟ^出口導(dǎo)管高速排入大氣。沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)常被用作導(dǎo)彈和靶機(jī)的動(dòng)力裝置，但簡單的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)并不適合作為普通飛機(jī)的動(dòng)力裝置，因?yàn)樗枰蚯斑\(yùn)動(dòng)才能產(chǎn)生推力。

沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)本身沒有運(yùn)動(dòng)部件氣流從前進(jìn)氣口進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)后，利用導(dǎo)管截面積的變化，使高速氣流減小，氣體壓力增大。壓縮氣體進(jìn)入燃燒室，與燃料混合后燃燒。因?yàn)闆_壓發(fā)動(dòng)機(jī)維持運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)重要條件是高速氣流不斷從前方進(jìn)入，發(fā)動(dòng)機(jī)無法繼續(xù)低速或靜止運(yùn)轉(zhuǎn)，只能在一定速度或以上產(chǎn)生推力。為了將沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)加速到合適的工作速度，在點(diǎn)燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)之前，必須使用其他輔助動(dòng)力系統(tǒng)來提高靜止或低速時(shí)的飛行速度。

由于沒有運(yùn)動(dòng)部件，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)比一般的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)重量更輕，結(jié)構(gòu)更簡單，但在低速時(shí)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體壓縮效果有限，所以低速時(shí)效率較差。

沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)適宜的工作環(huán)境是在2馬赫以上，最小啟動(dòng)大約在這個(gè)邊界隨著速度的提高，氣體沖壓效應(yīng)會(huì)大大壓倒3馬赫時(shí)的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，此時(shí)的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)往往會(huì)因?yàn)槌瑴囟鵁o法運(yùn)轉(zhuǎn)但在沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒階段，進(jìn)氣氣流的速度仍需通過激波減速至音速以下，否則燃燒過程將無法維持。新一代沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)被稱為超音速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)（Supersonic combustion ramjet engine）在燃燒階段保持音速以上的氣流在技術(shù)上是比較困難的，也是發(fā)動(dòng)機(jī)公司的開發(fā)對象。

沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是一種空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，利用迎面而來的氣流進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)后進(jìn)行減速，從而增加空氣的靜壓。它通常由進(jìn)氣道（又稱擴(kuò)壓器）燃燒室、推進(jìn)噴管由三部分組成。沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)沒有壓氣機(jī)（不需要燃?xì)廨啓C(jī)）因此，它也被稱為無壓氣機(jī)的空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。

這種發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮空氣的方法是依靠飛機(jī)高速飛行時(shí)的相對氣流進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道減速，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能（比如進(jìn)氣速度為3倍音速時(shí)，理論上可以增加37倍的氣壓）沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，高速氣流迎面吹向發(fā)動(dòng)機(jī)，在進(jìn)氣道內(nèi)膨脹減速，氣壓和溫度升高后進(jìn)入燃燒室和燃油（一般為煤油）混合燃燒將溫度提高到20002200℃甚至更高，高溫氣體再通過推進(jìn)噴管膨脹加速，然后從噴管高速排出，產(chǎn)生推力。沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的推力與進(jìn)氣速度有關(guān)比如進(jìn)氣速度為3倍音速時(shí)，在地面產(chǎn)生的靜推力可以超過200N。

沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、推重比大、成本低。然而，因?yàn)闆]有壓縮機(jī)，它可以 不能在靜態(tài)條件下啟動(dòng)，所以不適合作為普通飛機(jī)的動(dòng)力裝置，往往與其他發(fā)動(dòng)機(jī)配合使用，成為組合動(dòng)力裝置。如沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的組合，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的組合。裝有聯(lián)合動(dòng)力裝置的飛機(jī)在起飛時(shí)啟動(dòng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、對于渦噴或渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)飛行速度足以使沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，再使用沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，關(guān)閉與之配合工作的發(fā)動(dòng)機(jī)；在著陸階段，當(dāng)飛機(jī)的飛行速度降低到?jīng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)無法正常工作時(shí)，匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)重新啟動(dòng)。如果單獨(dú)用沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)作為飛機(jī)的動(dòng)力裝置，飛機(jī)必須被其他飛機(jī)運(yùn)載到空中，并有一定的速度，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)才能發(fā)射。

脈沖噴氣

脈沖噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)（Pulsed jet）采用間歇燃燒的原理。與沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)不同，它可以在靜止?fàn)顟B(tài)下工作。這種發(fā)動(dòng)機(jī)由一個(gè)類似沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣動(dòng)力導(dǎo)管組成。它具有高壓和堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)。進(jìn)氣管有許多進(jìn)氣口“活門”在打開位置，在彈簧張力的作用下，空氣通過打開的氣門進(jìn)入燃燒室，并通過燃燒噴入燃燒室的燃料而被加熱由此產(chǎn)生的膨脹增加了壓力，迫使閥門關(guān)閉，然后膨脹的氣體向后噴出；排氣導(dǎo)致減壓，導(dǎo)致閥門重新開啟。這個(gè)過程一直持續(xù)下去。脈沖噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)曾被設(shè)計(jì)為直升機(jī)旋翼的推進(jìn)裝置，其中有些還通過精心設(shè)計(jì)涵道來控制諧振循環(huán)的壓力變化，從而省略了進(jìn)氣閥。但是脈沖噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)不適合用于飛機(jī)動(dòng)力裝置，因?yàn)樗挠秃母?，無法達(dá)到現(xiàn)代燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。