路遥知马力，第5节来说说飞机设计中的动力系统—发动机。
飞机上常见的发动机种类包括活塞发动机、涡轴发动机、涡喷发动机、涡扇发动机、涡桨发动机。一个个说一下他们的工作原理和适用场景。
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活塞发动机
活塞发动机应该是应用的最早的一种发动机，通过驱动螺旋桨拉动飞机前进（装在后面时就推动飞机前进）。
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原理用一张动图来表示，分为四个冲程，先吸气再压缩，压缩完喷油点火，气体膨胀做功，最后排气。
有些活塞发动机也会采用二冲程，曲轴旋转一圈就做完一个循环（四冲程里曲轴旋转两圈才做完一个循环），在二冲程发动机中，压缩和进气同步进行，做功与排气同步进行。
四冲程发动机的燃油消耗率更低，更省油，但是功率更低（曲轴转两圈才完成一个循环），而二冲程发动机功率更高（曲轴转一圈才完成一个循环），有些赛车上用的就是二冲程。
除此之外，发动机的功率和气缸数量也有关系。像那些V型气缸、星型气缸，都是为了在有限的空间内布置更多的气缸，提高空间利用率。
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当飞机的速度位于200-300km/h范围时（低速），活塞发动机最省油并且效率最高，但是当桨叶末端的速度超过声速后，将会出现激波，阻力大大增加，螺旋桨的效率急剧下降。
如果想让螺旋桨飞机的飞行速度超过声速，那螺旋桨桨叶末端的线速度则要数倍于音速🤣。
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涡喷发动机
涡喷发动机（全称涡轮喷气发动机）由三大核心部件组成，压气机、燃烧室和涡轮。压气机负责压缩空气，减速气流，燃烧室负责喷油燃烧增大气体内能，气体进一步在涡轮内做功，驱动压气机旋转，最后在喷口内加速排出。
相比于活塞发动机，涡喷发动机的压缩比高得多（压缩比越大，燃油的利用效率越高，燃烧后气体的内能越大，做功能力越强）。
因此，涡喷发动机的劲儿也更大，一般用于高超音速飞机（3马赫以上）。
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涡扇发动机
如果在涡喷发动机的外面加一层外罩，把一部分压缩气流在外涵道排出去，内涵道的空气继续按涡喷发动机的做功原理，此时就形成了涡扇发动机。
相比于涡喷，涡扇的燃油经济性和效率更高，因为对于涡喷来说，喷口出去的气流温度还很高，有相当一部分能量被浪费掉了，而涡扇发动机中外涵道空气不参与燃烧，温度较低，可以说中和了出口气流的温度因此，显著提升了推进效率。
总结下来就是 涡喷追求喷的快、猛，而涡扇追求喷的多。
但涡扇也并不是一直比涡喷好，当飞机在高超声速飞行时，涡扇外涵道的喷流（外涵道喷流速度要远低于内涵道）就与飞行速度不太匹配了，发动机推进效率又会低于涡喷。一般民航客机用的都是大涵道比涡扇发动机，部分军用战斗机用的是小涵道比发动机。
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涡桨发动机
如果将涡扇发动机的外涵道风扇外置，并进一步加大这个风扇，把原本喷流的动能转化为前面风扇的动能，拉动飞机前进，而喷管内的喷流只产生少部分动力，原理和螺旋桨发动机其实是很像的。
这种发动机也可以看做是涵道比（外涵道空气流量/内涵道空气流量）无穷大的涡扇发动机，因此它相比涡扇还要更省油，效率进一步提高，一般用于大型运输机、轰炸机。
但也正因为和螺旋桨发动机相似，缺点也非常明显，装配涡桨发动机的飞机速度不能过高，不然桨叶尖端出现强激波后导致阻力急剧增大。
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涡轴发动机
涡轴发动机是把原本喷流的全部动能都转化为一根功率输出轴的动力。这种发动机油因为没有喷气动力，所以动力方向不受限，最常见的就是用于直升机上。
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从上面几个发动机可以总结出来，飞行速度与燃油经济性是比较矛盾的点，适合高速飞行器的发动机往往比较耗油，而高效省油的发动机又难以克服激波带来的阻力。
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