中国科普博览＿航空博物馆

喷气发动机的热效率

　　喷气发动机是热机的一种。

　　热机是连续不断地将热能转换为机械能的动力装置。热机的热效率为输出的机械能与输入的热能的比值。根据热力学第二定律，这个比值应小于1。

　　获得机械能的过程是通过气体膨胀做功，但是，膨胀是有限度的，必须在膨胀后使其恢复到初始状态，才能进行下一次做功，以获得连续的机械能输出。右图为一理想热机循环，称为卡诺循环。纵坐标为气体温度，横坐标为气体的熵。A－B为定温加热膨胀过程，加入的热量q₁ 全部对外做功；C－D为定温放热收缩过程，外界做功全部转化为热量q₂ 放出，B-C和D-A过程相互抵消。

　　因此，一个循环的做功输出：

　　W= q₁ －q₂

　　即为阴影部分的面积。那么，卡诺循环热机的热效率：

　　n=W/ q₁=1－T₂/T₁

　　可见，要提高卡诺热机的热效率，应该提高高温热源的温度T₁，或降低低温热源的温度T₂。

　　对于航空喷气发动机来讲，虽然其循环并非严格卡诺循环，但这一原则同样有效。因为发动机的燃气直接排到空气中，低温热源温度很难降低，只有提高高温热源的温度，即提高燃气从燃烧室进入到涡轮前的温度，这样才能提高发动机的热效率。