飞机，从字面上理解，就是飞行的机器，广义上来讲，有持续的动力系统，能控制方向安全飞行的人造物，都可以称为飞机（比如热气球）。
PS：为什么热气球能被定义为广义上的飞机呢？我们先来看机器的定义：由各种金属和非金属部件组装成的装置，消耗能源，可以运转、做功的人造装置。按照这个定义，热气球显然是可以定义为机器的。
热气球有动力系统(热源发生器)，能控制方向，是人造物。被定义为广义上的飞机显然也是可以的。
热气球广义上来讲也可以称为飞机
飞机的狭义的定义则是指“完全受控，具有一具或多具发动机的动力装置产生前进的推力或拉力，由机身的固定机翼产生升力，在大气层内，能持续滞空飞行的，重于空气的航空器”。所以热气球不是严格意义上的飞机。
狭义上的飞机
飞机是20世纪最重大的发明之一，发明以来，已经成为现代文明不可或缺的交通工具；它深刻的改变和影响了人们的生活，推动了人类文明的发展（尤其是战争文明）。
飞机是人类征服天空的杰作
飞机的出现也使得战争文明出现了极大发展
而在这其中，作为飞机最重要部件的航空发动机以其不可替代的核心作用（没有航空发动机就不能称为飞机）和极高的研发生产难度（航空发动机是所有动力装置中技术含量最高、制造难度最大的，涉及到工程技术几乎所有的专业领域）。其难度堪称整个工业体系的极致。
航空发动机是整个工业体系的极致
目前世界上仅有美，中，英，法，俄五个国家能独立自主生产现代化的喷气式发动机；在这五个国家中只有美，英，俄三个可以自主生产客机用大涵道比涡扇发动机；而可以自主生产重型战斗机的大推力涡扇发动机则只有美、中、俄三个国家（英法暂时只能研发推力小于等于10吨的中推）。而这五个国家无不是具有完整工业体系的国家。
中国太行发动机
装备国产太行发动机的歼11BS
下面，我们分阶段来盘一盘航空发动机的发展史。
自从人类出现以来，由于陆地上的诸多磨难，便开始羡慕鸟儿能在空中自由飞翔，于是就有了飞天的梦想。除了凭想象创造出各种神话和传说中能飞天遁地的虚构角色外，在现实中人们也模仿鸟儿，嘴巴套上鸟喙，双臂带上自制的翅膀，试图像鸟儿一样飞天，结果不言而喻（不过这也为神话创造了一个经典的形象——雷震子？雷鸟人？）。
飞天一直是人类的梦想
不过这并没有阻止人类试图飞天的脚步。到了中国明朝，精通火药的陶成道（万户）从火箭获得灵感，把47枚特制的火箭绑在椅子上，自己坐在上面，双手举着2只大风筝；然后命人点火，试图利用火箭的推力把自己送上天（汉语博大精深啊），再借助风筝飞行。不幸点火后火箭爆炸，陶成道献出了生命（为纪念这位世界航天第一人，国际天文学联合会将月球上的一座环形山以他的名字命名）。
万户飞天
广义上的飞机——热气球的诞生
文艺复兴后的欧洲，成为了世界科学发展的中心。到了18世纪，法国的孟格菲兄弟发明了世界上第一个“能将人安全送上并送下天空”的载人装置——热气球。他们先是于1783年6月4日和9月19日，进行了两次公开的无人热气球升空表演。而后于11月21日下午，进行了世界上第一次热气球载人空中飞行，这次载人飞行整整飞行了25分钟，飞越了大半个巴黎。比莱特兄弟的飞机早了整整120年。人类的飞天梦想得以实现。
PS：而在这个时候，起着发动机作用的就是用来加热空气的热源发生器）。
热气球的发明代表着人类的飞天梦的实现
而热气球不能称为严格意义上的飞机，一个是因为其动力装置不能提供向前的推力或拉力（仅作为加热气囊内空气用）；其升力也不是通过机翼产生（而是本身密度小于空气，空气的浮力的结果）；最后其重量也小于空气。而热气球最终进化为飞艇，一种在特定时期内差点干掉飞机的存在。
飞艇曾经和飞机并驾齐驱，一同称霸天空
PS：其实热气球的雏形最早出现在中国，那就是孔明灯，只是可惜现代科学终归没能在古代中国生根发芽。
热气球的雏形——孔明灯
滑翔机时代
英国的乔治·凯利于1809年制作了世界上第一架滑翔机。并于1851年进行了世界上第一次滑翔飞行试验。
世界上第一架滑翔机发明者——乔治·凯利
不过最早制造出实用的滑翔机的却是德国人奥托·李林塔尔，他于1891年制作了世界上第一架实用型固定翼滑翔机，并进行了成功试验。他也因此被成为“滑翔机之父”。
现代滑翔机之父——奥托·李林塔尔
早期的滑翔机
虽然滑翔机并没有动力系统（现代有加装发动机的滑翔机，但严格意义上来说已经属于超轻型飞机了），似乎比热气球还落后。但从外观和结构上来说，滑翔机反而更接近严格意义上的飞机（飞机的狭义定义里，除了第二个，其余定义都满足）。
滑翔机严格来讲就是去掉了动力系统的飞机
这货其实已经属于飞机的一种了
在经过几百年的积累和铺垫后，真正意义上的飞机终于来到了我们的眼前，1903年12月17日莱特兄弟的第一架飞机“飞行者一号”试飞成功，这架飞机完全符合狭义上的飞机的定义（完全受控，自身具备提供前进动力的发动机，由机翼提供升力，机身比空气重；持续滞空不落地）；也是世界上第一架真正意义上的飞机。这架飞机的动力系统是一台重77.2千克的非专用活塞式发动机，最大马力约为12马力。
世界上第一架飞机“飞行者一号”
活塞发动机也叫往复式发动机，是一种利用“一个或者多个活塞将压力转换成旋转动能”的发动机。属于热机的一种，使用汽油、柴油等燃料。1876年，德国机械工程师奥托发明了最早的活塞式内燃机，早期的活塞发动机主要用于轮船，汽车等。
汽车发动机就属于活塞发动机的一种
当1903年美国的莱特兄弟把活塞式发动机第一次用到飞机上以后，就变成了活塞式航空发动机。从世界上第一架飞机诞生到第二次世界大战，几乎所有飞机都使用活塞式航空发动机。
到第二次世界大战，基本所有飞机都是活塞发动机
活塞式发动机按“汽缸的冷却方式”分为“液冷”和“气冷”两种。这也是活塞式发动机最主要的分类方式（其它还有诸如按照气缸排列的方式；混合气着火的方式；形成混合气的方式；发动机使用的燃料种类等多种分类方式）。
“液冷”简单来说就是通过冷却液来对发动机进行冷却的方式。“液冷”的优势就是发动机外观紧凑（因为不需要冷却风扇），战斗机的阻力更小；液冷的冷却效果更好，发动机能以较高的功率持续稳定运转，不会受到高空空气稀薄的影响而导致散热效果大幅度降低。
液冷型活塞发动机
缺点就是机械结构比较复杂，成本高，故障率较高。而且由于冷却管的存在，战时抗损能力较差（一旦战斗中冷却管发生损坏的，液冷式发动机将很快因为无法有效散热而损坏导致战斗机不能继续进行战斗）。
采用液冷的战斗机在外观上，机首都是比较“尖锐”，飞行阻力更小。著名的美制P51野马战斗机，纳粹德国的BF109战斗机等采用的就是液冷发动机。
美制P51野马战斗机，可见其机首非常尖锐
BF109战斗机采用液冷发动机
英国的喷火战斗机也采用了液冷发动机
“气冷”又称为“风冷”，是以空气作为冷却介质来进行发动机散热的方式。通过空气高速吹过在气缸及缸盖外壁的大片散热片，来进行散热。“气冷”的优点是结构简单，质量轻，维护使用方便，可靠性高，抗损性能强，对气候变化适应性强（尤其是寒区），起动快，不需要散热器。
气冷式活塞发动机
缺点就是缸体和缸盖刚度差，振动大，噪声大，容易过热。采用气冷的战斗机在外观上，机首粗壮，空气阻力较大，最大速度会受到一定影响，而且高空性能较差（高空空气稀薄，散热性能会跟不上）。
气冷战斗机最大飞行速度较低，高空性能较差
气冷航空发动机由于结构简单，维护方便，可靠性高，又经济实惠（在二战“这种飞机平均寿命非常短的特殊时期”，气冷发动机的缺点根本就不算缺点）。因此在二战飞机里，采用气冷发动机的占了很大一部分比重，像零式，F4U等，气冷航空发动机外观上显著的特点就是在气缸的排列方式上都采用了星型排列，故采用气冷的战斗机在外观上，机首粗壮，非常容易辨认。
日本的零式战斗机是典型的气冷发动机
粗壮的机首，这是气冷发动机的标志性外观
喷气发动机，是指“靠喷管高速喷出的气流直接产生反作用推力的发动机”。从定义上讲，火箭发动机也是属于喷气发动机的一种。不过通常我们讲的喷气式发动机是将火箭发动机剔除掉的，仅将空气喷气发动机称为喷气式发动机（即狭义上的喷气式发动机）。
喷气式发动机
火箭发动机一般是被排除在喷气式发动机行列的
喷气式发动机产生的背景
在二战后期，美国在实验“让螺旋桨飞机试图接近音速”时发现，当飞机速度接近211米/秒时，螺旋桨的叶尖的速度已经超过了音速，推进效率大大下降，随之出现的激波阻力更是让阻力直线上升，螺旋桨几乎是在空气中空转；平飞状态下，活塞式螺旋桨战斗机永远不能达到音速（即使在俯冲状态下，足够结实的螺旋桨战斗机也仅仅是接近音速而已）。
伊尔2俯冲速度据说能接近音速
再加上“军事科技”的发展和“新的军事学说”的提出，战斗机需要“加装更多，更重的设备和更多的燃油”以执行更加复杂的任务。几乎发展到极限的活塞式发动机已经不能提供充足的动力。二战结束后，活塞发动机便逐渐被喷气式发动机取代（不过由于小功率活塞式航空发动机经济性要优于涡桨发动机，在轻型飞机上仍大量应用，比如反叛乱轻型战斗机，轻型运输机和初教机等）。
运5轻型运输机任然采用活塞发动机（气冷）
巴西的巨嘴鸟反叛乱战斗机也是活塞发动机（液冷）
俄雅克152初教机也采用活塞发动机（液冷）
相对于“结构复杂，动力在传输过程中损失严重”的活塞发动机，喷气式发动机是直接产生反冲推力（把燃料的能量直接转变为燃气的动能和飞机前进的机械能），并不需要通过各种机械结构来进行动力转换和传输，减少了能量的损失，可以提供更加充足的动力，从而提高飞机的飞行速度。
狭义上的喷气式发动机包括冲压发动机，脉冲发动机，涡轮螺旋桨发动机，涡轮喷气式发动机和涡轮风扇式发动机。
冲压喷气式发动机
冲压喷气式发动机由于很少露面而被披上了一层神秘面纱，更由于和欧洲第四代中距空空导弹“流星”扯上关系（流星使用的就是冲压发动机），被很多人认为是高精尖的设备。
不过事实却充满反转，冲压发动机其实是最简单的喷气式发动机（没有活动组件，与一般喷气发动机比较起来，重量较低，结构也比较简单）；而且由于没有压气机，冲压发动机在低速时的气体压缩效果有限，因此低速时效率比较差。而常作为超音速导弹和超音速靶机的动力装置，冲压发动机不适和普通飞机（目前也在发展适合超高速战斗机使用的超音速燃烧冲压发动机）。
冲压发动机结构原理示意图
采用冲压发动机的欧洲流星中距空空导弹
脉冲喷气式发动机
脉冲喷气式发动机是采用间歇燃烧原理研制的一种喷气式发动机，优点是“可以原地起动，构造简单，重量轻，造价便宜”。缺点是“只适于低速飞行，飞行高度低，单向活门的工作寿命短，振动剧烈，燃油消耗率大等”。并不适合有人飞机使用，更多用于靶机，导弹或航空，航海模型和车辆模型上。
脉冲喷气式发动机结构原理图
目前军用飞机使用的主要是“涡轮螺旋桨发动机，涡轮喷气式发动机和涡轮风扇式发动机”。
主流喷气式发动机结构原理示意图
其中战斗机主要使用“涡轮喷气式发动机和涡轮风扇式发动机”两种。
涡轮喷气发动机是最早使用的喷气式发动机。优点是完全依赖燃气流产生推力，结构简单，可靠性高，高速性能比较好，通常用作高速飞机的动力（战后第一代和第二代战斗机的主力发动机类型）。
第二代战机F86采用涡喷发动机
缺点是油耗比较高，推力损失比较大，“推重比 ”较低，跨音速性能较差。
涡喷发动机分为离心式与轴流式两种，离心式是最早的涡喷发动机类型，没有正式投入使用便被淘汰掉了；轴流式则是主流的涡喷发动机类型，具有横截面小，压缩比高的优点，当今的涡喷发动机大多为轴流式。
第二代战机米格25采用涡喷发动机
1921年，法国人马克西姆·纪尧姆获得了第一个喷气发动机的专利（不过并没有制作出实物）。直到1937年4月12日，英国科学家弗兰克·惠特尔发明了“世界上第一台涡轮喷气发动机并进行成功运转试验”。
世界上第一台喷气式发动机
虽然“英国人世界上第一个研制出了喷气式发动机”，但是“世界第一架喷气式战斗机”却是由英国的死对头德国于1939年首先研制出来的（德国He—178型飞机是世界上第一架喷气式飞机），而且第一个将喷气式战斗应用于战斗的也是德国（德国ME-262型喷气式战斗机于1944年投入战场使用）。
世界上第一架喷气式战斗机——He－178型飞机
第一款投入作战使用的喷气式战斗机——M262战斗机
喷气式发动机在战后得到了突飞猛进的发展，并助力战斗机第一次轻松突破了音障。
世界第一款真正意义上的超音速战斗机——F100
美制J57涡喷发动机是F100能超音速飞行的关键
而后涡喷发动机再接再厉，助力SR71黑鸟创造了有人驾驶飞机的世界最快飞行记录——3.35马赫。
SR71黑鸟
PS：J58-1涡轮喷气亚燃冲压组合循环发动机虽然采用了冲压技术，但还是被归类于涡喷发动机的范畴。
助力黑鸟创造世界纪录的J58-1涡轮喷气亚燃冲压组合循环发动机
PS：目前世界最先进的涡喷发动机是我国研制的WP14昆仑发动机，运用了诸多先进技术的昆仑发动机，推重比达到了7 ，比很多老款的涡扇发动机还要高，而且油耗也大大降低。目前该发动机主要装备于歼8FR侦察机，最大速度可达2.5倍音速。
世界最先进的涡喷发动机——WP14
歼8FR侦察机
涡轮风扇式发动机
随着第三次科技革命的发生，军事科技也得到了突飞猛进的发展，作为高技术集合体的战斗机更是首当其冲，尤其是当雷达等航电设备性能的大幅度提升和设备小型化的实现，使得战斗机实现多任务，多用途化成为可能。
F15E多用途战斗机
再加上新军事学说理论的提出，三代机已经不需要二代机那样的高空高速性能，反而要求更好的跨音速性能，同时在机身重量大幅度增加的同时，对机动性提出了更高的要求，这对发动机的推重比提出了严格的要求。跨音速性能本来就差的涡喷发动机，推重比提升非常困难（涡喷对高温燃气的利用率比涡扇低很多）再加之耗油更多。最终被涡轮风扇式发动机取代。
典型的三代机更注重机动性
涡轮风扇式发动机实际上就是在涡喷发动机的后面增加了1-2级低压（低速）涡轮风扇，通过消耗掉一部分核心机（涡喷发动机）的燃气排气动能，从而进一步降低燃气排出速度，避免了大幅增加排气速度（相对于涡喷发动机），热效率和推进效率取得了平衡，发动机的效率得到了极大提高。而效率高就意味着同等重量下涡扇发动机“推力更大，油耗更低，飞机航程更远”。
世界是最先进的涡扇发动机——F135增推版发动机
缺点则是因为多加了风扇，发动机结构复杂，可靠性降低，设计难度变大；同时由于风扇直径大，迎风面积增加，因而阻力变大，飞机的高速性能降低。
四代机F35装备了最先进的涡扇发动机
采用涡扇发动机的米格31速度大幅度下降到2.8马赫
作为现在最复杂的军事科技产品，高推重比的大推力涡扇发动机目前只有美，中，俄可以生产，其中以美国最为先进；俄罗斯则在吃老本，中国正在奋起直追中。
涡轮螺旋桨发动机
涡轮螺旋桨发动机算是喷气式发动机里面的另类，虽然从外观上来讲更像是活塞式螺旋桨发动机，不过工作原理却是正宗的喷气式发动机。其实可以把涡轮螺旋桨发动机看做是“风扇放在了发动机外面”的涡扇发动机。低速下效率要高于涡轮风扇发动机，也就是说低速性能更好，一般用在运输机，轰炸机，固定翼反潜机等上面，战斗机没有采用。
典型的采用沃桨发动机的图95轰炸机
同样使用涡桨发动机的运9运输机
随着军事理论的更新和各军事强国对三代机在使用过程中优缺点的总结。各国制定了更加先进的四代机标准。相对于三代机，四代机标准其中的一项要求就是需要超音速巡航能力，而且越快越好，恩，这是涡喷的强项；同时四代机标准中的另外一项要求有超机动性能力，恩，这是涡扇的强项。而现代战斗机的发动机只能在一种模式下工作：要么涡喷，要么涡扇。那么鱼与熊掌如何兼得呢？
四代机又要求高速性能了
有没有一种发动机能将涡扇和涡喷的优点集于一身呢，这样不就不用纠结了吗？还真有，那就是自适应变循环发动机，一款理论上“鱼与熊掌兼得”的终极版喷气式发动机。
变循环发动机是基于涡扇发动机发展而来的。在设计上，其将气流分流到三个涵道，这三个涵道是可以变换口径大小的，通过事先计算好的最优化进行组合搭配：在需要经济巡航时，2个调节板向下调节，进入涡桨模式；当需要进行跨音速机动时，调节板1向下，调节板2向上，进入涡扇模式；当要进行超音速巡航时，两块调节板均向上，进入涡喷发模式。从而使发动机效能得到最佳的发挥，鱼与熊掌兼得。
自适应变循环发动机结构示意图
自适应变循环发动机相比较同等条件下的涡扇发动机“战斗机的滞空时间可以提高50%，航程增加33%，燃油消耗减少25%，燃油热吸收率达到60%”。
不过“鱼与熊掌要想兼得”可不是一件容易的事情。涡扇发动机的研发本来就已经难度很高了，而研发比涡扇还要复杂的自适应变循环发动机，难度基本就等同于登天。
理论上来说“发动机工作在高温高压和极高转速的情况下，最好不要有任何的结构变换，否则极大可能会带来发动机部件的损伤，进而出现安全问题；而且挡板的偏移也会带来气流的瞬间畸变，导致发动机工作不稳定甚至停车”。要想完美解决这些问题，实现自适应变循环发动机的正常工作，需要大量的时间和金钱投入。
自适应变循环发动机运行动图
目前，中，美都在研制五代机使用的自适应变循环发动机。其中美国的第一款自适应变循环发动机——XA100已经在近日完成了详细设计，计划再用10年时间、耗资20亿美元对自适应变循环发动机进行完善。
美国XA-101发动机核心机
中国的自适应变循环发动机具体进度不明，不过以中国习惯性的弯道超车分析，进度至少不比美国慢，甚至更快，有希望彻底结束我国战机动力不足的心病。
