【简介：】先说结论：在高空，由于氧气稀薄，发动机为了维持正常的推力，需要增大单位时间内的进气量来保证；可能有人要说，这不废话吗？的确是废话，但本文的价值，在于揭示飞机和飞机发动机在高空下是
先说结论：在高空，由于氧气稀薄，发动机为了维持正常的推力，需要增大单位时间内的进气量来保证；可能有人要说，这不废话吗？的确是废话，但本文的价值，在于揭示飞机和飞机发动机在高空下是如何工作来保证进气量的。办法有两个，一个是增大压气机转速，让空气增压比升高；另一个是飞机本身飞的要快。
由于空气的稀薄程随高度变化，而且是非线性的，在17公里出有一个拐点，过了这个拐点，空气密度将随高度的增加而剧烈变小。所以在高空状态下，飞机要想尽办法来增加进气量，不然就死定了。
空气压强随高度的变化曲线，可见当飞机在17高度时，此时的空气压强只有地面的1/10
我们就以使用最普遍的涡扇发动机来说明，飞机在高空如何保证推力满足要求。涡扇发动机是：风扇-低压压气机-高压压气机-燃烧室-高压涡轮-低压涡轮-加力燃烧室的结构。任何空气来流，都要线先在进气口减速、预压缩，然后通过流经进气道，由涡扇发动机的风扇吸入，并经过低压压气机和高压压气机对空气逐渐增压，最终才会送到燃烧室进行燃烧，在这个过程中，稀薄的空气在近似绝热的条件下被逐渐压缩成高压空气。
以F414-GE-400为例，说明航空涡扇发动机的结构
比如F-15配备的F100涡扇发动机，增压比可达28.5：1，也就是说经过高压压气机后的压缩空气总压将达到发动机进口总压的的28.5倍；F-16配备的F110发动机更是可达到29.9-30.4：1；而民用的GE90X大涵道比甚至达到了十分变态的61：1！能够给空气增压到如此高的程度，涡扇发动机压气机可以说功不可没，压气机也承担了十分恶劣的工况。也正因如此，高压压气机也是除了发动机热端以外第二难设计的部件。
那么压气机工作，本身也要有动力来源，它的动力来源是哪里呢？其实是靠后端燃气涡轮的传动来带动旋转的。一般来说发动机会设置两级涡轮，分别是高压涡轮和低压涡轮。低压涡轮和低压压气机以及风扇通过传动轴连接，高压压气机和高压涡轮通过另一根独立的传动轴传动。这样，压气机可以自由调节转速，使风扇和涡轮都各自工作在最佳状态，满足各种状态下的进气要求，以及避免喘振事故的发生。
两级传动的涡扇发动机，分别用绿色和紫色代表两个传动组
除此之外，飞机在高空必须满足一定的最小速度，才能保证发动机的正常循环，而这个最小速度要比飞机在低空时的失速速度要大的多了。在20公里以上的高空，一般至少要达到1倍多音速的速度才行。为啥呢？其实这也是为了发动机的保证进气量足够。因为单位时间进气量=截面积X空气相对流动速度X空气密度，高空空气稀薄，因此空气密度小；只有达到一定速度时，空气的流量才能满足发动机最起码的工作循环要求，否则推力不足，甚至可能导致熄火。而截面积是没法改变的，所以只能改变空气相对流动速度，也就是自己要飞的快一些。
如下图是AL-31F发动机的推力曲线图。横坐标代表飞行马赫数，纵坐标代表推力，每条曲线都代表一个高度下测到的推力。可以看到，在0高度时，飞机发动机的速度允许是0，而随着高度增加，曲线的最小速度也就随之增加，在20km高度时，速度不能小于1.4马赫。而在每一种高度下，随着飞行马赫数增加，推力也随之增加。这也说明飞机速度越快，单位时间进气量越大，也就越能够产生更高推力。所以一般高空飞机我们都叫高空高速飞机，只有飞得够快，才有能产生足够的推力维持升力平衡。有人说飞的快那阻力不也大吗？确实，当飞机飞到一定速度时，阻力和推力就达到了平衡，就再也无法提速了，所以飞机都是有极限速度的。但是由于高空空气稀薄，反而让飞机的飞行阻力变低，所以一般飞机的极限速度都是在一定高度下的高空飞出来的。（当然了，不可能无限高，不然发动机没法工作）。
AL-31F发动机推力曲线
只有像U-2这种特殊设计的，用超大展弦比和超大机翼面积的飞机才敢在高空飞低速。而像民用客机波音777，虽然发动机推力巨大，无奈它太重了，而且那个夸张的大涵道比发动机阻力也较大，飞不了高速，所以升限也就只有10000多米。
低速飞机能飞到25公里以上的也就U-2了
适合飞高空高速的战斗机，其实长这样
虽然有历史上有少数飞机可以达到20公里以上高度的升限，比如U-2，SR-71，歼-8等，但是实际上高空高速现在意义已经不大了，目前大多数的飞机实用升限都小于20公里。
