為什麼說航模用的燃油發動機不可能是現實的縮小版？
從介紹航模汽油發動機的文章中看到的一句話。不解。如果各零件都嚴格按照比例縮小的話（比如縮小到雞蛋大小），這樣就不能正常工作？
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謝謝各位的回答。受教了。
相似有三大原則，幾何相似，速度相似，動力相似。對於壓氣機而言，最重要的相似原則是對氣體有相同的增壓效果，而壓氣機葉片對單位質量氣體的加功量與LV成正比，其中L為壓氣機葉片長度，V為葉尖速度，進一步可以將LV變換為LLw，其中w為葉片轉速。
那麼現在很清楚了，為了有動力相似特性，我們必須要在葉片長度縮小的同時增加發動機的轉速，而且是與縮小倍數的平方成正比，如果葉片尺寸為原先的1/10，那麼發動機轉速將是原先的100倍。一台三代機發動機的轉速在13Kr/min，那麼放大一百倍……想想可能嗎？
一般來說，航空發動機做微縮模型進行相關實驗，大概會按照3：1做（主要是為了配合風洞使用，省的是風洞的錢，否則實在沒有必要做個小模型），大概10萬轉每分鐘還是可以承受的。
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重大失誤！！！重大失誤！！！
好吧，我承認我自己才疏學淺了，當時真的是回答的太草率了，都沒有仔細看書，沒想到最後給了大家一個錯誤的答案。
是這樣，文中最大的錯誤在於：葉片對氣體的加功能力與L成反比，而不是LL，所以1/10長度的葉片為了達到相同的加功能力，只需要提高十倍轉速就夠了，雖然該轉速依然很難達到，但是不像原先有那麼大的反差了。這是最主要的錯誤。
至於說為什麼造微縮模型的事情，我重說一遍。首先，只有飛行器的微縮模型，很少聽說有發動機的微縮模型的，這個又是我的一個錯誤；但是確實如我所說，這是因為要節約風洞的錢，具體的建造比例不明，當時回答的時候不知道腦子裡在想什麼，估計是有點兒想當然了。
在此鄭重道歉：回答有誤，讓大家接受了錯誤的答案，是我的錯，以後我應該多查閱資料，給大家一個準確的答案。
順便說一下，
好吧，我最後搞發動機結構和轉子動力學去了，（一會兒得把本科在讀改成博士生在讀了）談談現在我對這個問題的理解好了。
不是因為航模要用小型的渦輪噴氣發動機所以有人在搞這個東西，而是實際上確實在導彈中需要用到縮小的渦扇發動機。那麼問題來了，縮小後的發動機出現了什麼問題呢？
我從我的專業角度來說一下。
首先說一個詞語叫共振，這個東西應該大家很熟悉，一根彈簧吊著一個重物，你會發現你以某一個頻率上下抖動這個系統的時候重物的運動會變得非常劇烈。對於發動機的轉子而言，同樣也存在這個問題，只不過相比彈簧+重物的組合要變得複雜很多——總之，航空發動機內的轉子在轉動到某個轉速之後會出現嚴重的振動與變形，導致葉片與機匣之間的碰磨等等很不利的影響，我們這行管這個轉速叫「臨界轉速」，本質原因也是外界激勵導致轉子系統產生了共振。轉子的臨界轉速有很多個，不僅取決於轉子本身，也取決於其他很多因素，比如說傳動系統齒輪的齒數，轉子系統產生的陀螺力矩等等……
好吧，不講轉子那麼複雜的東西，就說一根細桿——粗細均勻，材料均勻，那麼這個杆子轉動到多大的速度的時候會產生產生共振呢？這裡有個經驗公式：臨界轉速f正比於（I/A）^0.5，其中I是指桿件的截面抗彎剛度，A是桿件的橫截面積。
問題就在這兒，I與桿件直徑呈四次方關係，A與桿件直徑呈二次方關係，那麼隨著桿件直徑的縮小，臨界轉速也在迅速下降，造成轉子的工作轉速下會出現多個臨界轉速的情況。這個問題也可以很直觀地想明白：你拿一根鐵棍抖跟拿一根鐵絲抖，顯然後者更容易出現振動，而且剛剛也說了，由於要保證壓氣機的壓氣能力，工作轉速也會提升，這簡直就更加利於臨界轉速的出現了。
一般來說，臨界轉速出現在工作轉速以下不是什麼大問題，因為你轉子在加速，唰地越過臨界轉速就沒事兒了，只要保證工作轉速的正負20%內別出現臨界轉速就行了。但是問題在於過多地越過臨界轉速會對整個系統的連接結構的穩定性造成傷害（一個螺釘擰在鋼板上好好的，你老去振它，它沒準就掉下來了），而且反覆把轉子扭來扭去怎麼說都是不利的。
用我們老師的話來說，小型渦輪燃氣發動機轉起來，你直接用眼睛就能夠看見轉子軸跟麵條似地在扭來扭去，你都不敢相信那是金屬材質的。所以這種小型渦輪燃氣發動機的很大的難點在於怎麼設計，讓它可以不扭或者扭起來不會傷害到發動機結構，這對設計加工的要求當然也是更加高了。更不用說航模的發動機估計要更加小了。
——所以這麼可怕的東西怎麼可能用來做航模嘛？
順便再說點兒，我看到過網上有高人做小型的渦輪燃氣發動機，很厲害。只是看到那玩意兒轉起來就知道動力不足外加效率低下了——火焰太黃外加排氣速度偏低，肯定是轉速不足的原因。而且我很慶幸沒有他們載入到那麼高的轉速，不然「麵條」抖出來，估計把人插死是很正常的事情。
而且航模用的電動機普遍推重比都超過70了，你讓推重比超過10就歡天喜地的航空渦輪燃氣發動機怎麼活？一維的長度縮小到1/10，二維的面積就縮小到1/100，體積就縮小到1/1000。另外還有帶來的各種材料力學，流體力學的變化。你發動機縮小或者放大，但是其關聯到的必要物並未放大縮小，比如空氣，燃油等。
將各零件按比例縮小，在相似原理中稱為幾何相似。
實現嚴格的幾何相似是十分困難的。
因為你不僅要保證零件的大小相似，
還需要保證部件間的間隙以及零件表面的粗糙度相似。
比如原型零件的表面粗糙度達到10^-6m，縮小版如果縮到1/10，那要做到嚴格相似的話，縮小版零件的表面粗糙度就要達到10^-7m。並非不能實現，但是成本很高。
如果僅保證零件大小相似，而不保證間隙或粗糙度的相似，那麼縮小版發動機的性能會嚴重下降。
所以僅從加工工藝的角度來看，嚴格的幾何相似就難以實現。
——————20140224 update——————
@陳雪騎 的答案中有知友有疑問說模型縮小了應該不需要這麼大推力了，為什麼還要提高轉速？
陳同學應該在忙著學習沒怎麼上知乎（學發動機的孩子不容易大家體諒下）
我來解答一下。
陳雪騎的答案中其實一個字都沒有提到推力……
實際上縮小了的話推力是會下降的。因為流量和出口速度都下降了。
在壓氣機中，提高轉速並不是為了保證推力不變，是為了保持壓氣機葉柵通道內的流場相似。
如果無法保證流場相似，那就意味著壓氣機無法在正常狀態下工作。
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其實更大的問題是雷諾數。模型飛機飛行在低雷諾數下，真正的飛機飛行在高雷諾數下。
雷諾數是慣性力與黏性力之比。
在雷諾數足夠大（Re≥2*10^5）的情況下，黏性力是可以忽略的。
而在低雷諾數下，黏性力不能忽略。
把高雷諾數下的設計直接縮小n多倍放到低雷諾數的環境中，性能是會嚴重下降的。
既然討論燃油發動機，那麼必然要討論燃油發動機的衝程吧？
最經典的飛機發動機用的活塞引擎是星型引擎，如下圖所示：
燃料空氣混合物的爆燃過程是不與尺寸成正比的，只要體積不過分大以致燃燒需耗費幾秒的時間（which是不可能出現在發動機這樣的案例里的），燃燒過程近似一個絕熱過程，燃燒產生的熱瞬間用於加熱所產生的氣體而增壓膨脹，這跟氣體的量是無關的，只與燃氣的濃度有關，除非你能讓發動機用1/10濃度的燃氣混合物工作，否則你就不要指望1/10尺寸的內燃機燃燒室的壓強只有1/10吧？因此，你必須儘可能維持差不多厚度的燃燒室以免爆炸；
既然壓強沒有很大下降，爆燃過程還是那麼迅速，那麼連桿的力學強度就不能隨便縮小，否則一動作就被震斷掉了，因此連桿不能隨便縮小。
一綜合，你能設計出一個燃燒室還那麼厚，連桿也基本保持那麼大，總體尺寸卻要減小到1/10的內燃機么？
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我擦！俺一學化學的冒充一下發動機的磚家，居然一晚上冒出這麼多評論跟贊，把俺嚇到了。其實俺只是從燃燒過程來考慮一下啦，還希望真正專業的內燃機工程師來回答一下。
把螞蟻體型放到到大象大小會怎樣？答案是--螞蟻的腿會被承受不了自己的體重被壓斷。假如螞蟻放大10000倍，體重會變為原來的10000^3, 螞蟻腿截面變成原來的10000^2, 螞蟻腿所受壓強=10000^3/10000^2=10000倍。
一言以蔽之，尺寸按比例縮小時，許多參數和性質有的隨之縮小，有的不變，還有的以平方或立方數大幅縮小，這麼多參數他們之間的關係就變了。
手摺紙飛機可以滑翔，而如果同樣的折出一個足球場大小的紙飛機，就只能癱在地上，因為紙這種材料的硬度並不隨飛機尺寸的變大而變大。
縮小比例時，空氣、燃油，金屬的物理性質也並為變化，所以微縮比例發動機無法和原尺寸發動機一樣工作。
所以，很多設計其實都只是在某個尺度下的最佳設計，比如說螞蟻、大象、人類什麼的。。。按比例縮小後，金屬的機械強度，燃燒，燃油的流動，傳熱都發生變化了，這些都不能按尺寸比例變化的
因為物理模型縮尺有很多原則的，不只是幾何相似就可以。
主要問題是市場售價和銷售額隨尺寸而減小，零件數量帶來的設計和裝配成本（人員時間成本）得不償失。零件過小也會放大加工公差的影響。所以小發動機需要犧牲性能換取減少零部件數量，或者需要更先進的CAD/CFD模擬設計和數控加工手段（昂貴的初始研發成本）。
物理相似性問題遠沒有想像的嚴重，渦輪機的葉尖線速度不變、材料應力不變、轉速和轉子臨界速度成比例增加相互影響不變、活塞機的氣缸厚度與直徑比例不變、雷諾數和火焰傳播速度的問題略微惡化但是影響也不大。航模渦噴和40年代的離心渦噴（英制「尼恩」/國產「渦噴5」）、航模活塞機和早期的二衝程摩托車發動機，基本上成等比例縮放關係。
事實上小渦噴的推重比還有優勢，淘寶上的主流產品推重比達到了10，跟大型渦扇一樣。
把現代主流渦扇發動機小型化，會得到類似燃氣輪機混合動力跑車的發動機，對於航模貴了點。
典型內燃機或者噴氣發動機的設計和構造，都只適合一定程度範圍內的縮小/放大。超出了範圍會工作不良或者無法工作。
以縮小尺寸為例：機械構造的尺寸縮小了，但相關的其他元素性質沒有發生相應的變化。例如燃油的粘度，進氣的粘度等等沒有發生變化, 管道里同樣的流體，附面層厚度變化不大。於是小尺度下產生了更大的阻力影響導致無法按原設計工作。比如噴油嘴和油管縮小到原來的1/20，是無法按照原來的設計那樣順利噴出汽油霧化的。
放大尺寸則會面臨另外一些方面的問題。例如材料強度沒有變化，無法支撐按3次方比例增大的結構重量；以及同樣的燃料，火焰傳播速度相對變慢等問題。
不知道樓主有沒有看過這個視頻？
超級牛人純手工打造迷你V12發動機視頻
第一名的答案有問題。
1. 此答案僅以壓氣機為分析對象，而題主的研究對象是整個發動機，至少還要包括燃燒室，渦輪。
2. 即便在進行壓氣機分析時答主也預設了縮小前後兩個壓氣機的壓比，流量，效率，穩定工作範圍不變的條件。
先把我「想」出來的答案方法放上拋磚引玉：
1. 所有部件都等比例縮小形成一個較小的發動機是不行的。主要問題出在各部件的匹配上。
2. 僅按比例縮小一個部件，其他部件做相應變化時發動機可以正常工作，不過需要遵循一定規則，以僅縮小壓氣機為例：
a. 幾何縮小後，不需要保證流量，工作範圍等條件，意味著轉速變成了一個自由度。
b. 燃燒室燃油供給需要根據流量進行調整
c. 渦輪需要根據流量匹配，功率匹配條件重新設計
為什麼不能把發動機直接縮小呢，舉個航發燃氣輪機的例子，轉靜子之間的間隙,當發動機不停縮小，這部分間隙已經不能忽視，嚴重影響效率。發動機不僅僅是個頭縮小，所有東西都需要縮小，你有沒有想過原來就是最小的零件在縮小十倍會什麼樣？技術可以攻克？再來間隙之類的，怎麼保證，10米的葉片，幾毫米的間隙也無所謂，你縮到10厘米，怎麼保證間隙，加工精度？發動機微型化是可以的，大部分會損失效率，會簡化機構。肯定不會等比例的，比如Mit微型燃氣渦輪，伯克利大學微型轉子發動機等等，效率只有1-2，如果他們連電池都打不過還怎麼混，所以微型化還有很多路要走。其實主要受到材料，加工精度之類的制約，原理還是沒有變的啦。內燃機的話，如果真的到了微觀級，那麼點火也不好點啊，有可能就點不著。
不可能，也不必要。因為航模飛行的速度和推力需要，並不象真實飛行器需要的那麼大的推重比。不同的發動機類型，適用於不同速度的飛行器。
簡單的說就是各種參數跟維度尺寸的關係不一樣，有的跟尺寸三次方有關，有的跟兩次方有關，還有其他各種複雜的關係，簡單的縮放是無法協調的
可是有很多燃油航模啊，速度有20節。
學過物理的都應該知道的一個知識：相似原理。
不是所有物理量都是和長度成正比的
我只知道有人做出過小型星型發動機，但是不知道能不能總在航模上
打個比方，把正方形變長縮小一半，面積變成了原來的四分之一而不是二分之一。
簡單地說氣動力特性不是線性變化的
流體不是線性的
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