为什么喷气发动机要努力降低喷气速度，而火箭发动机要努力增加喷气速度呢？
这个问题很有意思，它触及到了喷气发动机和火箭发动机最根本的设计理念和工作原理的差异。简单来说，一个追求效率，另一个追求极致的推力。但我们得把这个“简单”拆解开，看看背后是怎么回事。
喷气发动机：陆海空中的“高效旅伴”
想象一下，喷气发动机是那种在飞机翅膀下默默工作，把我们带到千里之外的可靠伙计。它的主要目标是什么？让飞机在天上飞得又快又稳，同时还不能太费燃料。这就像一个人长跑，既要跑得快，又要能持久。
喷气发动机，尤其是涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机，它们吸入空气，在发动机内部进行一系列复杂的处理，最终将加热后的气体高速排出，从而产生推力。这个过程，我们称之为“吸气式”推进。
空气是命脉： 喷气发动机的“燃料”不仅仅是航空煤油，更重要的是它从周围环境中吸入的大量空气。空气在发动机内部经过压缩、燃烧、膨胀，最终被排出。
速度与效率的平衡： 喷气发动机在设计时，需要考虑一个非常关键的因素：比冲（Specific Impulse）。比冲可以理解为发动机每单位消耗推进剂产生的推力大小。比冲越高，发动机的效率就越高，也就是说，它能用更少的燃料飞更远的距离。
为什么降低喷气速度有利于比冲？ 这里就涉及到牛顿第三定律（作用力与反作用力），推力的大小与排出气体的质量流量和排出速度有关。然而，喷气发动机追求的是在一定时间内产生足够的推力，同时又要让这个过程尽可能“经济”。
相对速度是关键： 喷气发动机工作的环境是大气层，飞机的飞行速度也是在不断变化的。它产生的推力是相对于飞机的速度来衡量的。如果喷气速度远远大于飞机的飞行速度，那么大部分能量都消耗在了“加速自身”，而不是“推动飞机”。想象一下，你跑步时用力踢地，但如果你每一步都像火箭一样用力蹬地，但脚还没离开地面多久又蹬下一脚，那大部分力气都浪费在加速脚本身了，真正推动身体前进的力反而不够多。
质量流量的补偿： 喷气发动机通过吸入大量的空气（相对火箭而言），增加了排气的质量流量。通过优化发动机的设计，让排气的速度“适中”，但通过巨大的空气量，依然能产生足够的推力。这种“大流量、中等速度”的排气方式，能够更有效地将燃烧产生的能量转化为推力，同时提高比冲。
空气动力学的考虑： 飞机在高速飞行时，如果喷气速度过高，会产生巨大的噪音和冲击波，这不仅影响飞行平稳性，还可能对发动机本身以及飞机结构造成损害。同时，过高的排气速度也意味着更复杂的散热和材料承受问题。
设计上的“收敛扩张”喷管： 大多数喷气发动机的喷管设计会有一个收敛段和一个扩张段（de Laval喷管）。对于亚音速或超音速的排出气体，喷管的设计会根据预期的喷气速度来优化。当追求较低的喷气速度时，喷管的扩张比会相对较小，以避免过度的加速。
总而言之，喷气发动机就像一个精打细算的家庭主妇，在有限的资源（空气和燃料）下，努力把日子过得又好又长。它追求的是效率，是让每一次燃料的燃烧都能最大限度地转化为推力，让飞机飞得更远、更经济。
火箭发动机：宇宙间的“狂野推手”
而火箭发动机，则是那种在点火瞬间就爆发出惊人力量，把我们送入太空的猛烈家伙。它的战场是真空，它的燃料是自己携带的推进剂，它的目标只有一个：推翻一切阻碍，以最快的速度冲向目标！
火箭发动机的工作原理是“不吸气式”推进。它携带所有必要的氧化剂和燃料，在燃烧室里混合燃烧，然后将高温高压的气体通过喷管高速喷出，产生巨大的反作用力。
真空环境是挑战： 火箭发动机的独特之处在于它可以在没有空气的宇宙空间工作。这意味着它不能像喷气发动机那样依赖外界空气。它必须自己携带一切所需。
推力至上： 在太空，没有空气阻力，但也没有空气提供推力。要克服地球引力并达到逃逸速度，就需要极其巨大的推力。因此，火箭发动机设计的首要目标是最大化推力。
为什么增加喷气速度是关键？ 对于火箭发动机来说，喷气速度是推力最重要的决定因素之一。
质量流量的限制： 火箭发动机携带的推进剂是有限的，它无法像喷气发动机那样通过吸入大量空气来增加质量流量。这意味着，要产生更大的推力，它必须最大限度地提高排出气体的速度。
能量的直接转化： 火箭发动机燃烧产生的化学能几乎全部转化为喷出气体的动能。提高喷气速度，就是将化学能更有效地转化为推力。
喷管的设计： 火箭发动机通常采用带有长扩张段的de Laval喷管。喷管的扩张比设计得很大，目的是将燃烧室内的超音速高压气体进一步加速到极高的速度，将热能和压力能最大限度地转化为动能。
推进剂的选择： 为了获得更高的喷气速度，火箭发动机通常使用能量密度高、燃烧产物分子量小的推进剂组合（例如液氢和液氧），因为分子量越小的气体，在相同的能量密度下，其喷气速度越高。
比冲与推力的权衡： 虽然火箭发动机也关注比冲，但在早期太空探索阶段，推力是压倒一切的因素。你需要足够的推力来克服重力，将载荷送入轨道。随着技术发展，比冲的提升也变得越来越重要，但即使如此，火箭发动机的设计仍然是在“高推力”和“高比冲”之间寻找一个最佳的平衡点，而不是像喷气发动机那样偏向于极致的效率。
打个比方，火箭发动机就像一位力量型的运动员，它需要瞬间爆发出全身的力量，将对手击倒。它的目标是短时间内产生巨大的能量释放，以达到最终目的。
总结一下核心差异：
| 特征 | 喷气发动机 | 火箭发动机 |
| : | : | : |
| 工作环境 | 大气层内（有空气） | 真空或稀薄大气层（无空气） |
| 推进原理 | 吸气式（利用空气作为部分推进剂） | 不吸气式（携带全部推进剂） |
| 核心目标 | 高效率、高比冲（经济性） | 高推力（克服重力、达到高速） |
| 喷气速度 | 努力降低（以提高比冲和效率，并与飞行速度匹配） | 努力增加（以最大化推力，将能量转化为动能） |
| 质量流量 | 大（依赖吸入空气） | 小（仅依赖携带的推进剂） |
| 喷管设计 | 通常收敛扩张段，扩张比相对较小 | 扩张段长，扩张比大 |
| 推进剂 | 航空燃料（吸入大量空气） | 燃料和氧化剂（自行携带） |
所以，说到底，这是一个关于“如何最有效地利用有限资源达到目的”的问题。喷气发动机是一个注重效率的长跑选手，而火箭发动机则是一位追求瞬间爆发力的短跑健将。它们在不同的“赛场”上，有着截然不同的“战术”。
喷气发动机：陆海空中的“高效旅伴”
想象一下，喷气发动机是那种在飞机翅膀下默默工作，把我们带到千里之外的可靠伙计。它的主要目标是什么？让飞机在天上飞得又快又稳，同时还不能太费燃料。这就像一个人长跑，既要跑得快，又要能持久。
喷气发动机，尤其是涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机，它们吸入空气，在发动机内部进行一系列复杂的处理，最终将加热后的气体高速排出，从而产生推力。这个过程，我们称之为“吸气式”推进。
空气是命脉： 喷气发动机的“燃料”不仅仅是航空煤油，更重要的是它从周围环境中吸入的大量空气。空气在发动机内部经过压缩、燃烧、膨胀，最终被排出。
速度与效率的平衡： 喷气发动机在设计时，需要考虑一个非常关键的因素：比冲（Specific Impulse）。比冲可以理解为发动机每单位消耗推进剂产生的推力大小。比冲越高，发动机的效率就越高，也就是说，它能用更少的燃料飞更远的距离。
为什么降低喷气速度有利于比冲？ 这里就涉及到牛顿第三定律（作用力与反作用力），推力的大小与排出气体的质量流量和排出速度有关。然而，喷气发动机追求的是在一定时间内产生足够的推力，同时又要让这个过程尽可能“经济”。
相对速度是关键： 喷气发动机工作的环境是大气层，飞机的飞行速度也是在不断变化的。它产生的推力是相对于飞机的速度来衡量的。如果喷气速度远远大于飞机的飞行速度，那么大部分能量都消耗在了“加速自身”，而不是“推动飞机”。想象一下，你跑步时用力踢地，但如果你每一步都像火箭一样用力蹬地，但脚还没离开地面多久又蹬下一脚，那大部分力气都浪费在加速脚本身了，真正推动身体前进的力反而不够多。
质量流量的补偿： 喷气发动机通过吸入大量的空气（相对火箭而言），增加了排气的质量流量。通过优化发动机的设计，让排气的速度“适中”，但通过巨大的空气量，依然能产生足够的推力。这种“大流量、中等速度”的排气方式，能够更有效地将燃烧产生的能量转化为推力，同时提高比冲。
空气动力学的考虑： 飞机在高速飞行时，如果喷气速度过高，会产生巨大的噪音和冲击波，这不仅影响飞行平稳性，还可能对发动机本身以及飞机结构造成损害。同时，过高的排气速度也意味着更复杂的散热和材料承受问题。
设计上的“收敛扩张”喷管： 大多数喷气发动机的喷管设计会有一个收敛段和一个扩张段（de Laval喷管）。对于亚音速或超音速的排出气体，喷管的设计会根据预期的喷气速度来优化。当追求较低的喷气速度时，喷管的扩张比会相对较小，以避免过度的加速。
总而言之，喷气发动机就像一个精打细算的家庭主妇，在有限的资源（空气和燃料）下，努力把日子过得又好又长。它追求的是效率，是让每一次燃料的燃烧都能最大限度地转化为推力，让飞机飞得更远、更经济。
火箭发动机：宇宙间的“狂野推手”
而火箭发动机，则是那种在点火瞬间就爆发出惊人力量，把我们送入太空的猛烈家伙。它的战场是真空，它的燃料是自己携带的推进剂，它的目标只有一个：推翻一切阻碍，以最快的速度冲向目标！
火箭发动机的工作原理是“不吸气式”推进。它携带所有必要的氧化剂和燃料，在燃烧室里混合燃烧，然后将高温高压的气体通过喷管高速喷出，产生巨大的反作用力。
真空环境是挑战： 火箭发动机的独特之处在于它可以在没有空气的宇宙空间工作。这意味着它不能像喷气发动机那样依赖外界空气。它必须自己携带一切所需。
推力至上： 在太空，没有空气阻力，但也没有空气提供推力。要克服地球引力并达到逃逸速度，就需要极其巨大的推力。因此，火箭发动机设计的首要目标是最大化推力。
为什么增加喷气速度是关键？ 对于火箭发动机来说，喷气速度是推力最重要的决定因素之一。
质量流量的限制： 火箭发动机携带的推进剂是有限的，它无法像喷气发动机那样通过吸入大量空气来增加质量流量。这意味着，要产生更大的推力，它必须最大限度地提高排出气体的速度。
能量的直接转化： 火箭发动机燃烧产生的化学能几乎全部转化为喷出气体的动能。提高喷气速度，就是将化学能更有效地转化为推力。
喷管的设计： 火箭发动机通常采用带有长扩张段的de Laval喷管。喷管的扩张比设计得很大，目的是将燃烧室内的超音速高压气体进一步加速到极高的速度，将热能和压力能最大限度地转化为动能。
推进剂的选择： 为了获得更高的喷气速度，火箭发动机通常使用能量密度高、燃烧产物分子量小的推进剂组合（例如液氢和液氧），因为分子量越小的气体，在相同的能量密度下，其喷气速度越高。
比冲与推力的权衡： 虽然火箭发动机也关注比冲，但在早期太空探索阶段，推力是压倒一切的因素。你需要足够的推力来克服重力，将载荷送入轨道。随着技术发展，比冲的提升也变得越来越重要，但即使如此，火箭发动机的设计仍然是在“高推力”和“高比冲”之间寻找一个最佳的平衡点，而不是像喷气发动机那样偏向于极致的效率。
打个比方，火箭发动机就像一位力量型的运动员，它需要瞬间爆发出全身的力量，将对手击倒。它的目标是短时间内产生巨大的能量释放，以达到最终目的。
总结一下核心差异：
| 特征 | 喷气发动机 | 火箭发动机 |
| : | : | : |
| 工作环境 | 大气层内（有空气） | 真空或稀薄大气层（无空气） |
| 推进原理 | 吸气式（利用空气作为部分推进剂） | 不吸气式（携带全部推进剂） |
| 核心目标 | 高效率、高比冲（经济性） | 高推力（克服重力、达到高速） |
| 喷气速度 | 努力降低（以提高比冲和效率，并与飞行速度匹配） | 努力增加（以最大化推力，将能量转化为动能） |
| 质量流量 | 大（依赖吸入空气） | 小（仅依赖携带的推进剂） |
| 喷管设计 | 通常收敛扩张段，扩张比相对较小 | 扩张段长，扩张比大 |
| 推进剂 | 航空燃料（吸入大量空气） | 燃料和氧化剂（自行携带） |
所以，说到底，这是一个关于“如何最有效地利用有限资源达到目的”的问题。喷气发动机是一个注重效率的长跑选手，而火箭发动机则是一位追求瞬间爆发力的短跑健将。它们在不同的“赛场”上，有着截然不同的“战术”。
网友意见
简单来说火箭可供喷的“气”是极为有限的，而可供航空发动机喷的气，几乎是无限的。
下面是复杂版本：
根据动量定理，单位时间内产生的推力F=mv/t，消耗的功率为P=1/2*mv2/t（高中物理知识，不考虑来流动能和速度的前提下）。
单位功耗的推力就是F/P=2/v。越是降低喷气速度v，越能提高相同功耗下的推力。但是如果我的功率不变（燃烧燃料的速度不变），就必须增大喷出气的质量。就是说我烧1kg燃料，喷出10kg的气体，不如烧1kg喷出20kg气体效率高。
然而对于火箭发动机这则不可行。火箭发动机的推进剂既是能源又是工质。简单来说如果烧1kg推进剂，喷出的就是这1kg推进剂燃烧产生的燃气。不可能用1kg推进剂产生的能量去喷10kg气体，因为没有空气可供利用。
而火箭发动机的提升排气速度最根本的途径还是增大推进剂释放出的能量，从而提升排气速度。这其实对于航空发动机也同样是好事。也意味着单位推进剂能产生更多的冲量（即推力*推进时间）
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