1樓：馬赫6的蝸牛
葉尖線速度是限制因素，其他答主已經說得比較清楚了。要進一步增大風扇尺寸，提高推進效率，已經用的手段有羅羅的三轉子和普惠的GTF。此外還有無短艙的開式轉子。
此外還有分布式推進，即把乙個大風扇轉化為很多個小風扇，而核心機數量不變，可以增大等效涵道比，又避免了風扇過大，還增加了控制量，有利於做到不同風扇轉速達到自己最優狀態，這個需要解決傳動系統複雜和增重的問題，於是有人乾脆搞混合渦電推進，核心機發電，電線驅動電風扇代替傳統風扇，需要解決大功率電機和電力傳輸損耗問題。另外還有個辦法，就是降低發動機進口流動速度，同步降低排氣速度，可以提高推進效率，這個方法帶來了邊界層吸入式推進（BLI）的概念，已經有好幾個飛行器原型在研究了。
我就知道這麼多，已經招完了。
2樓：目赤不動
限制渦輪風扇發動機增大風扇直徑的因素主要是三個:
1. 低壓渦輪的尺寸限制。由於一般風扇跟低壓渦輪是直接機械連線的，轉速一致。
當材料效能確定的前提下，風扇越大，轉速就得越低，由於轉速一致，無限增加風扇直徑，那麼渦輪為了有足夠的輪緣功也必須做得很大。低壓渦輪增大會使得高低壓轉差太大，高低壓渦輪之間的流道變陡，不然就得用很長的過渡斷段。這是死重然後又惡化了轉子動力學效能。
所以這個限制了低壓渦輪無限增大的可能。 齒輪箱變速是解決方案。
2. 飛機的尺寸限制。飛機安裝空間是有限的，放到737上面這個數就是1.7m吧好像。這個是死的。
3. 效率曲線的限制。直徑越大/涵道比越大，風扇的進口速度－效率曲線會越彎曲。
也就是發動機除了設計工況下效率特別好之外，其餘工況的效率和效能都沒法看。所以像軍機工作工況複雜的，就只能用小涵道比。
至於材料工藝啥的並不是限制增大風扇直徑的因素。因為材料限制的是葉尖切速，直徑×轉速才是這個，單單乙個直徑是掛不上鉤的。
3樓：liulow
葉尖切線速度
當然這是最主要的原因，剩下還有發動機離地高度、材料強度這類的可以解決但是要在結構上付出代價的原因
詳細解釋一下為什麼吧，這問題還挺複雜的，涉及多部件匹配約束。
我們都知道現代渦扇發動機發展到現在最為常見的設計是多轉子設計，也就是風扇/增壓級和低壓渦輪共用一套轉子軸，高壓壓氣機和高壓渦輪一套軸（當然羅羅那個三轉子還有乙個中壓軸）。對於風扇增壓級來說，風扇是徑向尺寸比較大的葉片，在風扇後氣流分為兩路——內涵和外涵，實際上外涵依靠風扇提供的壓力就能產生很樂觀的推力（大涵道比發動機的外涵一般能提供70-80%的推力），但是對於內涵而言，風扇提供的壓比並不足以滿足發動機工作，而且還有乙個致命缺陷。
剛才提到了致命缺陷，是什麼缺陷呢？就是因為風扇徑向尺寸過大，對於風扇來說，每分鐘上千轉，旋轉角速度是恆定的，但是對於不同的徑向位置，半徑越大切線速度越高。速度高是有好處的，高切線速度可以使葉片表面馬赫數更高，超音後帶來的激波可以大幅增壓（這也是為什麼大涵道比發動機效率高的乙個原因），但是，但是，高激波強度也會帶來高雜訊（跟飛機破音障類似），對於乘客和機場周邊的環境影響很大，所以faa是要求飛機發動機的雜訊限制值的。
好，你要求雜訊，那我把葉尖速度控制在範圍內，我葉片做長了，轉速降下來總行了吧，外涵效率一樣只高不低。可惜答案是不行，當轉速降低了，也就意味著風扇葉片小半徑位置處的切線速度更低了，這就又出問題了。前面也說了風扇徑向尺寸大，所以沿徑向風扇的切線速度變化很大，葉根和葉尖很容易差個100m/s，因為風扇的壓比跟切線速度有很大的關係（容我省略速度三角形和做功之間關係的內容），所以在內涵區域風扇出口就有兩個特徵，一是平均壓比偏低，另乙個就是沿徑向不均勻。
平均壓比低了還好辦，依靠高壓來繼續提壓比就行，但是不均勻可就要了高壓的親命了，對於大多數軸流壓氣機，高效穩定的工作都是要求來流引數均勻，流場品質差了穩定性會受很大影響，最關鍵的是風扇出口不是一般的不均勻，徑向梯度還不小，最後的解決方法就是再加幾級本身穩定性較好效率不太高的增壓級把壓力補回來。當然加了增壓級就意味著重量增加了長度也增加了，為了盡可能小的影響這些引數，增壓級級數也不能太多，那麼每一級補回來的壓比也不能太低，增壓級葉片本來就不高，跟風扇內涵部分差不多等徑，也就是說切線速度跟風扇根部差不了太多，轉速一低了增壓級的增壓能力也受到影響（注意風扇增壓級同軸），也就是轉速是不能降太低的，所以在雜訊、效能和結構共同約束下傳統的大涵道比發動機風扇不能做的很大。
至於能不能解決，從某些方面可以提高。先是前面提到的羅羅三轉子，可以依靠犧牲低壓轉子上增壓級的效能，依靠中壓壓氣機和高壓壓氣機補救的方法一定程度上降轉提高風扇尺寸增大涵道比，當然付出的是結構代價。另乙個比較靠譜的方法就是pw一直在推的gtf（齒輪傳動風扇），風扇增壓級還是同軸，但是風扇和增壓級之間有乙個大尺比的減速齒輪箱，也就是說我低壓軸可以保持高轉速使增壓級能提供高壓比，而到風扇那通過行星齒輪組把轉速再降下來，雜訊效能兩開花。
不過多說一句，就算有這兩個辦法，材料學如果沒有顛覆性發展還是不行，葉尖那麼薄，徑向尺寸大了剛度下降太厲害了，轉起來抖兩下就斷了還是不能增加徑向尺寸太多。
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