流经航空发动机风扇的空气经增压后，在分流环处分为内、外涵道两股气流。内涵气流通过风扇后在压气机中继续增压；外涵气流经尾喷口直接产生喷气，或与涡轮后内涵气流混合产生喷气。外涵与内涵气流的空气质量流量之比称涵道比。

涡轮风扇发动机是由双轴涡喷发展而来的。在20世纪50年代末、60年代初，对发动机推力及热效率的要求日益增高，为解决涡轮喷气发动机热效率与推进效率的矛盾，从双轴涡喷发动机改型产生了涡轮风扇发动机。涡轮风扇发动机通过巧妙的结构，解决了推力与耗油率要求的矛盾，既可提高涡轮前燃气温度，又不增加排气速度，热效率和推进效率取得了平衡，发动机效率得到极大提高。小涵道比涡扇发动机大部分推力来自核心机的内涵道气流。发动机后部通常安装有加力燃烧室，可以以高油耗为代价，产生更大的推力，通常用于战斗机。小涵道比涡扇发动机风扇轮毂比大，叶片高度适中，由于单级增压比有限，常采用多级风扇。随着航空发动机向高推重比的方向发展，风扇的单级增压比也逐渐提高。大涵道比涡扇发动机大部分推力来自由风扇增压的外涵道空气。由于外涵道较短，内涵道的尾气不与外涵道混合而由喷嘴单独排出，通常用于客机、运输机和战略轰炸机。大尺寸风扇是大涵道比涡扇发动机的特有技术。随着发动机涵道比的增加，风扇向着大直径、低压比方向发展，其设计要求是流量系数高、效率高、噪声低、重量轻、抗外物损伤能力强。

从几何结构造型结果看，风扇叶片经历了20世纪50年代的低速中展弦比、70年代的带凸台大展弦比、90年代的无凸台小展弦比、21世纪的弯掠复合和第二代弯掠复合（图1）的过程。每一时代的技术进步均与流动控制的认识深度相关，也是叶片应力储备、制造工艺能力的综合体现。例如，80年代初，罗罗公司提出“宽弦无凸肩空心夹层结构叶片”，既改善了叶片强度，减轻了结构重量，又提高了气动效率（图2）。在小展弦比设计思想的基础上，弯掠设计思想可以通过三维流动的控制实现高通流、高效率风扇转静子几何造型。例如，GE90在改型为GE90-115B时，风扇转子叶片就形成S形复合掠特征，在确保应力储备的前提下，增加了流量通过能力、提高了风扇效率，满足了无导叶调节下各转速状态的失速裕度要求。空心钛合金超塑性成型/扩散连接和树脂基复合材料预浸缠绕/模压成型均是与弯掠气动设计相匹配的大涵道比叶片成形手段。

图1 带中间凸肩的风扇部件

图2 带蜂窝芯的夹层结构宽弦风扇叶片

风扇一般由转子和静子组成，其中转子叶片通过榫齿与轮盘连接，或者叶片与轮盘整体制造形成叶轮；静子叶片安装在机匣上，一般通过销钉或螺栓连接形成整流器。转子和静子前后交错排列构成完整风扇。对于小涵道比涡扇发动机，风扇进口一般带有可变弯度的进口导向器。小涵道比涡扇发动机的风扇一般为多级跨音风扇。多级风扇与低压压气机结构相似，由转子与静子前后交错排列而成，通常带有可变弯度的进口导向器，因轴承支撑形式使风扇轮毂比相对较大。由于风扇高度与高压压气机高度落差小，经过风扇增压后的气流通过分流环进行分流，内涵气流可直接进入到高压气机中进行增压。大涵道比涡扇发动机的风扇常采用单级跨音风扇，通常没有进口导向器，悬臂式支撑结构使风扇的进口轮毂比可以设计得更小，均以弯掠叶片设计思想实现各性能指标的提升。内涵气流先后通过增压级或中压压气机、高压压气机进行增压。由于采用了增压级或中压压气机，风扇与高压压气机高度落差增加，中介机匣流道设计也成为现代发动机气动设计的重要内容。

风扇由前后交错排列的转子、静子构成。气流首先在风扇叶片形成的扩张通道中减速，将转子中的动能转变为静压升，后由静子叶片进行导向，并进一步减速增压。该过程在多级叶片中反复进行，直到满足设计的总压比要求。经过风扇增压后的气流经分流环分为内、外两股。内涵气流会进一步在高压压气机或增压级中继续增压；外涵气流或经尾喷口单独排出，或与涡轮后的内涵气流会合后经加力燃烧室或直接从尾喷口排出产生推力。风扇作为涡轮风扇发动机中的重要部件，常应用于军用涡轮风扇发动机与民用航空发动机，同时也应用于变循环发动机以及自适应循环发动机。

风扇的主要气动性能指标包括单位迎风面积流量（流量系数）、压比（负荷系数）、效率、失速裕度（喘振裕度）及噪声等。单位迎风面积流量是衡量涡轮风扇发动机通流能力的重要参数。对于民用航空发动机而言，对风扇的要求则比较苛求地趋于高通流。效率方面，为了追求高经济性，民用风扇（外涵）高转速点的效率指标都在0.88～0.90以上。稳定工作裕度包括失速裕度、喘振裕度和颤振裕度，一般大涵道比风扇的稳定工作裕度应在18%以上、小涵道比风扇的裕度应在25%以上，颤振裕度应高于失速或喘振裕度。与此同时，国际适航条例对飞行噪声的控制越来越严格，风扇噪声作为航空发动机中最重要的噪声源之一，故降噪也成为风扇设计时必须考虑的问题。

自涡轮风扇发动机诞生以来，风扇的叶片结构、材料和造型等历经了50年的变迁，每次演变无不为风扇乃至整个发动机带来显著的收益。对于小涵道比涡扇发动机和大涵道比涡扇发动机而言，尽管风扇的增压比和效率等已发展到空前的高度，但其发展的脚步并未停歇。高推重比的要求在风扇上必然反映高的单级压比，因而流动稳定性的问题，以及相关的结构完整性和可靠性的问题将更加严峻。还需在新的设计手段及新材料的护航下，进一步提高风扇压比、效率、裕度以及噪声等气动性能，同时兼顾可靠性的要求。