参数设置
假设空气比热 c_p = 1.005 kJ/(kg·K) 的空气标准循环。
T-s 线图（温度-熵）
1→2 等熵压缩 / 2→3 定压加热 / 3→4 等熵膨胀 / 4→1 定压放热（淡线=等压线 P_1, P_2）
热效率随压力比的变化 η(r_p)
横轴=压力比 r_p / 纵轴=热效率 η（黄点=当前 r_p，当前 γ 下 η = 1 − 1/r_p^((γ−1)/γ)）
理论与主要公式
布雷顿循环是由压气机、燃烧室和涡轮组成的燃气轮机理想循环，以空气为工质做「空气标准循环」分析。
等熵压缩的温比，指数为 (γ−1)/γ：
$$\frac{T_2}{T_1} = r_p^{(\gamma-1)/\gamma}, \qquad \frac{T_3}{T_4} = r_p^{(\gamma-1)/\gamma}$$
理想循环的热效率，仅由压力比 r_p 与比热比 γ 决定：
$$\eta = 1 - \frac{1}{r_p^{(\gamma-1)/\gamma}}$$
加热量（燃烧室）与净功（涡轮功 − 压气机功）：
$$q_\text{in} = c_p (T_3 - T_2), \qquad w_\text{net} = c_p\bigl[(T_3 - T_4) - (T_2 - T_1)\bigr]$$
效率随压力比单调递增；当 TIT 受限时，存在使净功最大的「最优压力比」。
什么是布雷顿循环模拟器
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喷气发动机和发电厂的燃气轮机里，到底运行的是怎样的循环呢？
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那就是布雷顿循环。简单说，它是「压缩 → 燃烧 → 膨胀 → 排气」四个过程不断循环。空气先被压气机用力压缩，然后在燃烧室加燃料升温，再在涡轮中膨胀输出功，最后作为排气排到大气。看上方模拟器的 T-s 线图，可以看到四个状态点排列成一个箱形。
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把「压力比」滑块调大效率就上升。可以一直加大下去吗？
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理论上压力比越高效率越高。$\eta = 1 - 1/r_p^{(\gamma-1)/\gamma}$ 中 r_p 越大越接近 1。但实机没那么简单。压气机出口温度 T_2 也会上升，使燃烧可投入的温度差（T_3 − T_2）变小，结果净功反而下降。所以「最优效率」和「最优功」对应的压力比是不同的。在模拟器里把 r_p 从 4 扫到 50，注意观察 w_net 卡片就能看到。
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还听说涡轮入口温度（TIT）也很重要，为什么？
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理想公式中效率只取决于 r_p 和 γ，但净功 w_net 直接受 TIT 与 T_1 之差影响。TIT 越高，涡轮膨胀时可提取的焓差越大，相同流量下输出功率越大。所以燃气轮机的发展史，本质上就是「如何制造能耐受更高 TIT 的叶片合金、内部冷却、隔热涂层」的历史。最新的航空发动机已实现 1700 ℃ 以上的 TIT。
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区别在工质和有无相变。布雷顿只用气体，朗肯利用水-蒸汽的相变。燃气轮机启动快、易小型化，但排气温度高。换句话说「废热可惜」。用排气余热驱动蒸汽轮机的「联合循环（CCGT）」总效率超过 60%，是当今高效火力发电厂的主流方式。
常见问题
在「空气标准循环」假设下——空气视为理想气体且比热为常数，压缩与膨胀为无损等熵过程，燃烧为定压——热效率严格为 η = 1 − 1/r_p^((γ−1)/γ)，仅由压力比 r_p 与比热比 γ 决定。实机由于叶片损失、燃烧室压力损失、空气泄漏等因素，相同 r_p 下实际效率比理想值低 5〜15 个百分点。
在涡轮入口温度 T_3 固定的约束下，使净功 w_net = c_p[(T_3−T_4) − (T_2−T_1)] 最大的压力比。令 τ = T_3/T_1，则最优压力比为 r_p,opt = τ^(γ/(2(γ−1)))。例如 τ = 5（T_1=290, T_3=1450）、γ=1.4 时 r_p,opt ≈ 11.2。使效率最大的压力比则不同，r_p 越高效率越高。
航空用以推重比为重，追求轻量化与高压力比（最新机型可达 50:1）。发电用以燃料经济性与耐久性为重，可接受较低的压力比，再通过联合循环提高总效率。航空用代表机型如 CFM56、GE90，发电用代表如 GE 9HA、三菱 M501J。发电机连续运转数千小时，因此可维护性也是重要的设计要素。
在回热布雷顿循环中，用涡轮排气余热预热压气机出口空气。仅当 T_4 > T_2 时有效，对应于较低的压力比。加回热后效率为 η_regen = 1 − (T_1/T_3)·r_p^((γ−1)/γ)，在低压力比区间显著改善。这是微型燃气轮机和高效热电联产中常见的构造。
实际应用
航空喷气发动机：涡轮喷气、涡轮风扇、涡轮螺旋桨发动机都基于布雷顿循环。压气机-燃烧室-涡轮的核心相同，区别仅在于将输出取作「喷流的动能」还是「轴的旋转」。最新涡扇发动机实现了 50:1 级压力比、1700 ℃ 以上的 TIT 与 70% 以上的推进效率。
发电用燃气轮机：以城市燃气和天然气为燃料，是现代火力发电厂的核心机组。启动迅速、负荷跟随性好，在需求波动大的电网中担当重要角色。利用排气余热驱动蒸汽轮机的联合循环（CCGT）总效率超过 60%，是新建火电的主流方式。
机械驱动与管线增压机：长距离天然气管线的增压站、海上平台的大型泵驱动等，常使用独立的燃气轮机。可不依赖电网自给大功率输出，是偏远地区能源基础设施的支柱。
微型燃气轮机与小型分布式电源：30〜300 kW 级的小型燃气轮机配合回热器，常作为热电联产装置用于商业建筑、医院、工厂。设计在较低的 4〜5 压力比以充分发挥回热器效果，总能效（电+热）可超过 80%。
常见误解与注意事项
最常见的误解是认为「压力比越高发动机输出就越大」。热效率 η 确实随 r_p 单调增加，但净功 w_net 随 r_p 呈山型曲线，在某个最优压力比 r_p,opt 处取得最大值。超过该点后压气机消耗的功增长过快，与涡轮功的差就缩小了。在模拟器里把压力比从 4 扫到 50，注意 w_net 卡片在后半段开始下降。「最优效率」与「最优功」是两个不同的优化问题。
其次常见的错误是忘记本模拟器显示的是「理想空气标准循环」效率，而不是实机效率。实机有压气机效率 85〜90%、涡轮效率 88〜92%、燃烧室压损 3〜5%，再加上泄漏与机械损失，实际效率比理想值低 5〜15 个百分点。理想式 η=50% 在实机上常变成 40% 左右。实际燃气轮机产品目录中的「效率」值已经把这些损失全部考虑在内。
最后请注意把 γ（比热比）当作常数处理的局限性。空气在常温下 γ ≈ 1.40，但燃烧后高温气体 γ ≈ 1.30。在模拟器里把 γ 从 1.20 移到 1.50 即可看到效率卡片明显变化。实机的精确性能预测需要采用「变比热分析」分别处理「冷端 γ」和「热端 γ」，模拟器结果适合作为概算使用。理想循环 → 损失修正 → 实测校准，这种分层方法是工程设计的标准流程。