你能解釋一下噴氣推進發動機是如何工作的嗎？

辛辛那提大學航空航天工程和工程力學教授阿瓦特夫·哈米德提供了以下解釋

噴氣推進透過大幅提高可能的速度和高度，從而實現太空探索，徹底改變了飛行科學。噴氣推進指的是反應器對物質噴射所產生的動作。例如，當典型火箭（如煙花中的火藥）中的物質被點燃時，由此產生的化學反應會產生熱量和氣體，這些熱量和氣體從火箭中逸出並使其向前移動。燃燒所需的氧氣是在火箭本身中攜帶的（在罐中或以組合形式），因此火箭推力與大氣無關。其他噴氣推進裝置則依賴於吸入發動機的空氣來提供必要的氧氣。燃燒釋放熱量後，熱氣體加速透過發動機，使得出口速度大於入口處的氣流速度。

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在自給式火箭發動機和吸氣式噴氣推進動力裝置中，可以產生的推力與在給定時間內從裝置中噴射出的物質質量以及物質相對於裝置的速度增加成正比。因此，可以透過兩種方式產生相同的向前推力：在給定的時間段內，向後噴射大量低速物質（如在渦扇發動機中），或者噴射少量高速物質（如在渦輪噴氣發動機和衝壓發動機中）。質量的兩個來源是推進劑或燃料，以及氧化劑或空氣。

燃料包含大量的勢能，這些勢能在燃燒過程中迅速釋放。一部分熱能轉化為有用的功，使車輛在空氣中或太空中移動。然而，另一部分以噴氣機的動能形式損失並消散到大氣中。現代商用飛機發動機中使用的高燃油效率的渦扇發動機試圖最大限度地減少後一部分。為此，它們在給定時間內，對透過發動機的大量空氣的燃燒產物施加適度的速度增加。但是，滿足更高超音速飛行要求的渦輪噴氣發動機和衝壓發動機的燃油效率較低。

已經開發了各種型別的噴氣發動機，以在各種飛行速度和高度下提供所需的推力和發動機效能。吸氣式渦輪噴氣發動機、渦扇發動機和衝壓發動機按照相似的原理執行，因為它們在燃燒前提高吸入的空氣壓力，並在噴嘴或排氣系統中排出前膨脹高能氣體。在渦輪噴氣發動機中，吸入的空氣在進入燃燒室之前先經過壓縮機以增加壓力，然後在排氣噴嘴中加速之前再經過渦輪機。然而，衝壓發動機沒有運動部件；它透過減速入口擴散器中高速吸入的空氣產生衝壓壓力升高。衝壓發動機只能在高速超音速下執行，因此需要另一個發射裝置（例如火箭或渦輪噴氣發動機）將其加速到所需的速度。

在一定的高度以上，大氣密度會降低，噴氣推進僅適用於攜帶自身氧氣的火箭發動機。火箭發動機使用固體或液體燃料。固體火箭是最古老的型別，其主體包含燃燒室和與氧化劑混合的固體燃料。當燃料被點燃時，燃燒的氣態產物透過噴嘴加速以產生推力。在液體火箭中，燃料和氧氣儲存在單獨的罐中，並以受控的速率送入燃燒室。