涡桨飞机为什么没有涡扇飞机飞的快飞得高？
关于涡桨飞机为什么在速度和高度上普遍不如涡扇飞机，这背后涉及几个核心的工程原理和设计考量。我尽量用更贴近实际的语言，就像跟一位对航空有点好奇的朋友解释一样，来聊聊这其中的门道。
首先，咱们得弄明白涡桨和涡扇这俩兄弟，到底是怎么工作的，它们各自的“脾气”又是什么。
涡桨发动机：就像是个带螺旋桨的大风扇
涡桨发动机的核心，本质上还是一个涡轮喷气发动机。它吸入空气，在内部压缩、燃烧，产生高温高压的气体。但这股气体，大部分的能量并没有直接喷出去形成推力（涡扇发动机是这么干的），而是用来驱动一个“涡轮”。这个涡轮就像是给外面的大螺旋桨提供动力的引擎。
所以，涡桨发动机产生的推力，主要来自两个部分：
1. 螺旋桨的推力： 这是大头！螺旋桨在高速旋转时，就像旋转的翅膀，把空气向后推，从而产生向前的推力。
2. 少量废气喷射的推力： 发动机内部燃烧产生的热气也会从尾部喷出，提供一小部分推力，这部分跟涡扇发动机的原理有点像，但推力占比小得多。
涡扇发动机：纯粹靠“猛喷”获得推力
涡扇发动机就不一样了。它也是吸气、压缩、燃烧、膨胀，但它的设计目标是把绝大部分燃烧产生的能量，都转化为高速的喷气流，直接向后喷出，通过牛顿第三定律（作用力与反作用力）产生巨大的推力。
它的内部结构也很复杂，有一个涵道风扇（Fan），这个风扇是发动机最前面那个巨大的扇叶。这个风扇吸入的空气，一部分会穿过核心机（涡轮、压气机、燃烧室）进行燃烧，变成高温高压气体；另一部分空气则被风扇推着，直接绕过核心机，从发动机的外面喷出去。
所以，涡扇发动机的推力，主要也来自两部分，但比例和方式不同：
1. 核心机喷气推力： 高温高压气体喷出产生的推力。
2. 涵道风扇推力： 被风扇加速后绕过核心机喷出的空气产生的推力，而且现代涡扇发动机，特别是高涵道比涡扇，这部分推力占总推力的绝大部分。
为什么涡桨飞不高、飞不快？问题出在哪儿？
现在我们知道了它们的基本工作方式，就能理解它们在速度和高度上的差异了。
1. 速度的瓶颈——螺旋桨的极限
空气动力学限制： 螺旋桨的效率，说白了就是它转起来能“抓住”多少空气，并把它甩出去。当飞机速度越来越快，螺旋桨尖端的速度也会非常快。到了某个临界点，螺旋桨尖端的速度会接近甚至超过音速。一旦超过音速，空气就会在螺旋桨叶片表面形成激波，这会带来巨大的阻力，使得螺旋桨的效率急剧下降，甚至失效。这个速度通常在“跨音速”区域（大约0.70.8马赫）。所以，涡桨飞机的设计速度上限，基本就被螺旋桨的极限给锁死了。它们最适合的速度区间，一般在0.4到0.6马赫左右。
效率曲线： 涡桨发动机在低速和中速下效率很高，尤其是在起飞和爬升阶段。但随着速度增加，它的效率会迅速衰减。涡扇发动机则不同，它的最佳效率区间往往在中高速度下，特别是高涵道比涡扇，越快它越能发挥威力。
2. 高度的限制——空气密度和发动机性能
空气密度下降： 飞机飞得越高，空气就越稀薄，密度越低。
涡桨： 螺旋桨需要“抓住”空气来产生推力。空气稀薄了，螺旋桨就像在抓空气“棉花”，抓住的“量”少了，推力自然就大幅下降。同时，发动机内部核心机也需要足够的空气来燃烧，稀薄的空气也会影响核心机的效率。
涡扇： 涡扇发动机虽然也受空气稀薄影响，但它有更强大的内部压气机，可以把稀薄的空气压缩得更厉害，而且涵道风扇本身也能在稀薄空气中产生相对有效的推力。高涵道比涡扇在设计时就考虑到了高空巡航的需求，通过更大的风扇来补偿空气密度的下降。
发动机最佳工作区间： 涡扇发动机的涡轮和压气机设计更适合在高空低压环境下工作，能够持续输出强劲动力。而涡桨发动机的核心机虽然也能在高空工作，但由于大部分推力依赖于螺旋桨，而螺旋桨在高空效率低，所以整体性能就受到了限制。
3. 设计理念和应用场景
涡桨的优势： 涡桨发动机在低速下推力大，燃油效率高，结构相对简单，起降距离短。因此，它们非常适合执行短程航线、在中小型机场起降、或者对速度要求不那么极致的飞机。比如支线客机、货运飞机、以及很多军用飞机（如侦察机、巡逻机）。
涡扇的优势： 涡扇发动机在高空高速下性能优越，推力强大，能够提供更快的飞行速度和更高的巡航高度，使长途旅行更舒适、更快捷。它们是现代大型客机、军用战斗机、轰炸机的主流动力。
打个比方来理解：
你可以把涡桨飞机想象成一辆性能优异的自行车，它在平地上骑起来很省力，速度也不错，但是你想在陡峭的山坡上骑得飞快，那就很吃力了，甚至会推不动。
而涡扇飞机就像是一辆性能强悍的摩托车，它起步可能没那么“肉”，但是一旦上了高速公路，它就能轻松地超越自行车，而且还能爬坡。
总结一下：
涡桨飞机飞不快、飞不高，主要是因为其推力来源——螺旋桨——在速度超过一定范围（跨音速附近）后效率会急剧下降，甚至失效；同时，在空气稀薄的高空中，螺旋桨“抓住”空气产生推力的能力也大打折扣。涡扇发动机则通过直接喷射高速气流来产生推力，这使其在高空高速下拥有更好的性能表现，并且其设计更侧重于在高马赫数下保持高效运行。这两种发动机各有千秋，根据不同的设计目标和应用场景，选择了最适合的动力方案。
首先，咱们得弄明白涡桨和涡扇这俩兄弟，到底是怎么工作的，它们各自的“脾气”又是什么。
涡桨发动机：就像是个带螺旋桨的大风扇
涡桨发动机的核心，本质上还是一个涡轮喷气发动机。它吸入空气，在内部压缩、燃烧，产生高温高压的气体。但这股气体，大部分的能量并没有直接喷出去形成推力（涡扇发动机是这么干的），而是用来驱动一个“涡轮”。这个涡轮就像是给外面的大螺旋桨提供动力的引擎。
所以，涡桨发动机产生的推力，主要来自两个部分：
1. 螺旋桨的推力： 这是大头！螺旋桨在高速旋转时，就像旋转的翅膀，把空气向后推，从而产生向前的推力。
2. 少量废气喷射的推力： 发动机内部燃烧产生的热气也会从尾部喷出，提供一小部分推力，这部分跟涡扇发动机的原理有点像，但推力占比小得多。
涡扇发动机：纯粹靠“猛喷”获得推力
涡扇发动机就不一样了。它也是吸气、压缩、燃烧、膨胀，但它的设计目标是把绝大部分燃烧产生的能量，都转化为高速的喷气流，直接向后喷出，通过牛顿第三定律（作用力与反作用力）产生巨大的推力。
它的内部结构也很复杂，有一个涵道风扇（Fan），这个风扇是发动机最前面那个巨大的扇叶。这个风扇吸入的空气，一部分会穿过核心机（涡轮、压气机、燃烧室）进行燃烧，变成高温高压气体；另一部分空气则被风扇推着，直接绕过核心机，从发动机的外面喷出去。
所以，涡扇发动机的推力，主要也来自两部分，但比例和方式不同：
1. 核心机喷气推力： 高温高压气体喷出产生的推力。
2. 涵道风扇推力： 被风扇加速后绕过核心机喷出的空气产生的推力，而且现代涡扇发动机，特别是高涵道比涡扇，这部分推力占总推力的绝大部分。
为什么涡桨飞不高、飞不快？问题出在哪儿？
现在我们知道了它们的基本工作方式，就能理解它们在速度和高度上的差异了。
1. 速度的瓶颈——螺旋桨的极限
空气动力学限制： 螺旋桨的效率，说白了就是它转起来能“抓住”多少空气，并把它甩出去。当飞机速度越来越快，螺旋桨尖端的速度也会非常快。到了某个临界点，螺旋桨尖端的速度会接近甚至超过音速。一旦超过音速，空气就会在螺旋桨叶片表面形成激波，这会带来巨大的阻力，使得螺旋桨的效率急剧下降，甚至失效。这个速度通常在“跨音速”区域（大约0.70.8马赫）。所以，涡桨飞机的设计速度上限，基本就被螺旋桨的极限给锁死了。它们最适合的速度区间，一般在0.4到0.6马赫左右。
效率曲线： 涡桨发动机在低速和中速下效率很高，尤其是在起飞和爬升阶段。但随着速度增加，它的效率会迅速衰减。涡扇发动机则不同，它的最佳效率区间往往在中高速度下，特别是高涵道比涡扇，越快它越能发挥威力。
2. 高度的限制——空气密度和发动机性能
空气密度下降： 飞机飞得越高，空气就越稀薄，密度越低。
涡桨： 螺旋桨需要“抓住”空气来产生推力。空气稀薄了，螺旋桨就像在抓空气“棉花”，抓住的“量”少了，推力自然就大幅下降。同时，发动机内部核心机也需要足够的空气来燃烧，稀薄的空气也会影响核心机的效率。
涡扇： 涡扇发动机虽然也受空气稀薄影响，但它有更强大的内部压气机，可以把稀薄的空气压缩得更厉害，而且涵道风扇本身也能在稀薄空气中产生相对有效的推力。高涵道比涡扇在设计时就考虑到了高空巡航的需求，通过更大的风扇来补偿空气密度的下降。
发动机最佳工作区间： 涡扇发动机的涡轮和压气机设计更适合在高空低压环境下工作，能够持续输出强劲动力。而涡桨发动机的核心机虽然也能在高空工作，但由于大部分推力依赖于螺旋桨，而螺旋桨在高空效率低，所以整体性能就受到了限制。
3. 设计理念和应用场景
涡桨的优势： 涡桨发动机在低速下推力大，燃油效率高，结构相对简单，起降距离短。因此，它们非常适合执行短程航线、在中小型机场起降、或者对速度要求不那么极致的飞机。比如支线客机、货运飞机、以及很多军用飞机（如侦察机、巡逻机）。
涡扇的优势： 涡扇发动机在高空高速下性能优越，推力强大，能够提供更快的飞行速度和更高的巡航高度，使长途旅行更舒适、更快捷。它们是现代大型客机、军用战斗机、轰炸机的主流动力。
打个比方来理解：
你可以把涡桨飞机想象成一辆性能优异的自行车，它在平地上骑起来很省力，速度也不错，但是你想在陡峭的山坡上骑得飞快，那就很吃力了，甚至会推不动。
而涡扇飞机就像是一辆性能强悍的摩托车，它起步可能没那么“肉”，但是一旦上了高速公路，它就能轻松地超越自行车，而且还能爬坡。
总结一下：
涡桨飞机飞不快、飞不高，主要是因为其推力来源——螺旋桨——在速度超过一定范围（跨音速附近）后效率会急剧下降，甚至失效；同时，在空气稀薄的高空中，螺旋桨“抓住”空气产生推力的能力也大打折扣。涡扇发动机则通过直接喷射高速气流来产生推力，这使其在高空高速下拥有更好的性能表现，并且其设计更侧重于在高马赫数下保持高效运行。这两种发动机各有千秋，根据不同的设计目标和应用场景，选择了最适合的动力方案。
网友意见
同样的核心机，涡桨发动机推力比涡扇大。但 涡扇发动机排气速度更高，所以单位推力更大，单位迎面推力也更大。
飞机飞行速度是不可能高于发动机排气速度的，可以自己想一下是什么道理。提示，排气速度是以飞机或发动机为参考系的
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