這就有點像增壓發動機和自然吸氣發動機的原理。前者可以把更多的空氣壓縮排入燃燒室。2萬米高空的空氣非常稀薄、氧氣含量極低可能不足海平面的10%，而氣溫要低於零下50℃。在這種環境下一般的螺旋槳發動機是根本無法點火燃燒的。

只有這種渦扇發動機可以將空氣進行壓縮，提升溫度，達到適合燃燒的空燃比。而且這種高空飛行的噴氣式發動機使用的也不是普通的汽油，而是航空煤油。航空煤油的熱值高，燃燒效能好，能迅速、穩定、連續、完全燃燒，且燃燒區域小，積碳量少，不易結焦；低溫流動性好，能滿足寒冷低溫地區和高空飛行對油品流動性的要求。

首先說，這個論斷並不對。螺旋槳飛機的最高飛行記錄是 飛到了海拔29524米高度。將近題主所說的高度的1.5倍。

這個記錄是在2001年NASA的一個實驗小組達成的。其實還可以飛得更高，只不過這個小組當時的任務並不是為了打破飛行高度記錄。

當時這個小組是為了打破以太陽能為動力的飛機持續飛行的時間記錄。他們在研究利用太陽能為飛機提供持續不斷的能量使飛機能夠以最長的時間在空中滯留。

本身這架飛機就是一個會飛的太陽能電池板。上面一共有14個電池驅動的電動機，帶動著螺旋槳為飛機提供動力。

這14個螺旋槳的總功率最大達到40千瓦，而在夜間靠蓄電池飛行的時候，功率只有10千瓦。如果分攤到每個發動機上來說，大約一隻發動機吹出的風力也就相當於美髮店的的一個吹風機。

仔細看上面飛機的照片你會發現這是一架展弦比極大的飛機。由輕質材料構成。在這種條件下，即便是隻有很小的推力，飛機也可以獲得足夠大的升力。這點就和是不是螺旋槳動力沒什麼太大關係了。

雖然高空空氣稀薄螺旋槳的效率下降，但是總計10千瓦的推力也足以使這架飛機在空中飛行了。

說回題主的問題，其實傳統的螺旋槳飛機是依靠螺旋槳攪動空氣而產生的拉力拉著飛機向前運動的。當空氣稀薄的狀態下，每轉動一圈所產生的拉力就會下降。怎麼提高拉力呢？除了改變螺旋槳的角度之外最好用的方法就是加大轉速了。

但由於螺旋槳本身是有直徑的。槳葉在旋轉的過程中速度不可能做到極快，否則槳葉的尖端會超過音速造成阻力增大效率下降。在這種條件下限制飛行高度讓飛機在足夠稠密的大氣中飛行就是一個相當不錯的選擇了，畢竟飛機是工具——價效比是最重要的。

音速是一個很“怪”的東西，空氣越稀薄，音速就越低，同時空氣越稀薄螺旋槳效率也是越低。兩者相疊加就導致了螺旋槳飛機很難在空氣十分稀薄的高空飛行。

相反，噴氣式飛機的氣流是在發動機函道里面經過壓氣機壓縮的。本身氣壓就遠遠大於標準大氣壓。因此，在函道內的壓氣機葉片的效率要比直接在開放空間內的螺旋槳效率要高很多。

這樣本質上就不會有壓氣機尖端超音速的問題了。

那麼有人會問，噴氣式發動機最外層的葉片會不會超音速呢？也不會。原因有兩個，第一個是現代發動機的不同渦輪葉片和壓氣機葉片的轉速並不是一致的，外部葉片經過減速機降低速度會始終的在最大工作效率的轉速下旋轉。

第二則是——

大部分噴氣式發動機前面還有一段進氣道，這段進氣道也會壓縮空氣使空氣密度增加，這樣也不會有降低效率的超音速氣流產生了。

所以說噴氣式發動機可以在高空飛行的一個主要原因並不是壓縮空氣什麼的而是利用噴氣式發動機的設計將自身效率提高到最大化。

能飛多高與採用螺旋槳還是採用噴氣式沒有關係，起決定作用的是發動機的單位功率，而且現代螺旋槳飛機多采用渦槳發動機，本身就是噴氣式發動機的一種。

飛機是大氣層內飛行器，其飛行原理受地球物理環境影響，所以會出現“升限”的限制。主要影響升限的因素有2大方面：

其一是飛機的流體力學效能影響。飛機是穿行在流體中的飛行器，即“伯努利效應飛行器”，它們既受流體阻力影響，又受流體壓力影響；機體\翼面在破開空氣的同時產生上下不同的氣壓表現，從而促使飛機向一端轉移，這樣飛機便獲得了“上升力”。

由於地球大氣越往外層越稀薄，因此飛機越飛得高，伯努利效應就越無力，因為已經沒有氣流能夠形成氣壓差，將飛機託舉著飛行了。

其二是飛機的發動機燃燒功率問題。前面已經說過，無論是渦槳發動機還是渦噴、渦扇、渦軸發動機，它們之間並沒有太大的工作差異。噴氣式發動機對燃燒效能非常在意，需要吸入大量的氧氣，因此它們遭遇到高空後，也會因為大氣層的逐漸稀薄而降低效能。

這種現象其實我們並不難理解，某些低海拔地區執行得不錯的車輛，送到高原地區去可能就不行了，發動機功率大打折扣。飛機是同樣的道理，它們也有“高原反應”，一旦飛得過高，發動機便會出現各種震喘、輸出率低、熄火等故障，或者乾脆停留在某些高度，像汽車爬陡坡一樣，打死也推不上去了。

這兩方面的因素直接影響了飛機的升限，讓大部分的飛機在差不多的巡航推力下被限制在“實用升限”的條件之中，雖然有“最大升限”，但這種效能與汽車衝坡差不多，既不實用還非常危險，更不屬於常規操作。

二戰時的螺旋槳採用了活塞發動機，確實在絕對做功上小於噴氣式飛機，但在功重比上活塞機並不見得落後，因此像F4U“海盜”、P51“野馬”Fw190“百舌鳥”等二戰戰機飛上1萬2多米高空不在話下，這個能力比今天許多渦槳發動機都強。

實際上，如今大部分民用飛機飛個1萬多米不成問題，無論是渦槳還是活塞機問題都不大，限制它們的是人為因素。一方面私人民用飛機沒有飛太高的必要，一方面商用飛機也沒有搞極限飛行的閒心，總是故意挑戰升限很容易出事。所以航空界除了機體實用升限外，還有一些管制限制，比如依照FAA（Federal Aviation Administration 美國聯邦航空管理局）標準，普通的非商用螺旋槳機都被限制在28000英尺以下（約等於8534米）。

至於飛到2萬米高空，限制這個高度的最主要問題其實是科學技術和實用化應用，一般超過12000米高度，機體就已經會很明顯的受到高空環境影響，連SU-27、F-22這樣的戰鬥機都是如此。現有條件的技術一般將戰鬥機的實用升限控制在18000米左右，至於那些民用機、私人飛機，有多少人會花本錢研製高空飛機？直接用成熟的軍用飛機不好麼？

但不可否認的是，噴氣式飛機在加速度能力、持續推力輸出方面是有優勢的，在科技實現上相對活塞螺旋槳機也更容易，而且在高空飛行上，渦輪噴氣式發動機確實更具優勢，它的高空效能優於現在流行的渦輪風扇發動機，更是大大優於渦輪槳葉發動機。

比如米格25“狐蝠”截擊機，它能飛到28000米的高度，實用升限也有24000多米，速度快至3馬赫，這與它碩大的R-15B-300加力渦噴發動機離不開關係。我國的殲8系列戰機也是一樣，它們能飛上2萬多米高空，都得拜那些渦噴發動機所賜。現代戰機更強調多用途作戰，不再強調極端的高空高速效能，所以現代渦扇發動機反倒在這些領域更弱一點。

雖說一切都是功率因素，但在實際使用中，螺旋槳也會出現一些不利於飛行的BUG，比如螺旋槳為了增大功率，除了加大發動機功率外，還得增加槳葉直徑，但槳葉直徑越大，越容易產生各種力學問題，還會因為過高轉速發生“槳尖失速”，因激波效應使得螺旋槳飛機無法完成超音速飛行，更難在高空動力功率、氣壓環境都不足的情況下保持飛行效率。

所以比起能拼命加力，然後一口氣將自己用慣性加速度和推力“頂”上天際的某些噴氣式飛機，螺旋槳這種物理結構註定其很難上到20000米高空，除非科學技術有突破。

不過凡事也不能說死，某些比較極端的科研螺旋槳機還是能升上天空的，比如NASA搞的一些太陽能長航時無人機專案，它們被宣稱擁有30000-50000米的飛行高度，當年曾被計劃作為訊號中繼器或3G的組網器，但實際只飛到了29000多米，且大部分飛行都限定在10000-13000米的高度，之後這個專案就流產了。軟銀方面也投資過類似的機型，它們的高度表現還不如NASA的，人們對這些飛機的要求是“長航時”而非飛得高。

而且這些太陽能飛機幾乎拋棄了所有的必要載重，把輕量化做到了極限，光伏板、電動機、螺旋槳佔據了絕大部分重量，使用的還是不需要考慮燃燒功率的電動機驅動，在功重比上相當突出，當然能飛得更高。

其實比飛機更厲害的是氣球技術，1972年溫嶺公司創造的51816米的無人氣球記錄。載人氣球記錄是新澤西人尼古拉斯創造的，他飛到了37734.24米，不過降落時摔死了所以這項記錄沒有被認為成功。

人們一般認為美國海軍中校馬爾科姆和維克多少校兩人1961年創造的34667.95米高度為世界之最；實際上，現在不少極限跳傘都喜歡選用載人氣球，對於民間用途而言，高空氣球技術比飛機技術要可靠的多。

有時候我們需要換個角度去思考問題，噴氣式飛機雖然動力出色，但我們永遠無法迴避它們的流體效應和發動機功率問題，即便是U-2和SR-71“黑鳥”都一樣。而反過來，螺旋槳飛機卻可以透過“電能-機械能”的轉化，成為更穩定的高層大氣飛行裝置。所以，無論是太陽能無人機，還是現代的一些高空載人試驗方案，都採用了電驅動的螺旋槳結構。

電動機不需要消耗氧氣，更不用吸氣，它只需要足夠的能量供以轉動。比如2020年即將展開的“索拉斯特拉託斯探險團”（SolarStratos）任務，由Elektra Solar GmbH的Calin Gologan設計的高空載人機即採用了電動螺旋槳技術，它的電動機功率高達32千瓦，能以2200轉/分的速度為四個2.2米的葉片提供動力，效率高達90%。

整個飛機翼展24.8米，長8.5米，僅重450公斤，實際飛行中，因為極度減重，飛機上沒有任何加壓裝置，因此飛行員必須穿上類似宇航服的“太陽能加壓服”工作。飛機上貼了22平米的光伏板，它們為機載鋰電池供電，按照計劃預計，它將嘗試飛行到8萬英尺（24383米）的高空，這將是載人飛行之最。

從SolarStratos任務來看，如果他們成功了，那麼還真別說噴氣式比螺旋槳飛得高。

飛到2萬米以上的高度，其實螺旋槳飛機也可以達到。美國NASA的太陽神號太陽能螺旋槳無人飛機在2001年試飛的時候，最大飛行高度就達到了29524米。所以螺旋槳飛機也是可以達到近3萬米的高度。題主所說的螺旋槳飛機達不到2萬米以上的高度，應該是指常規的螺旋槳飛機。螺旋槳飛機通常在升限上要略低於噴氣式飛機，這主要與升限的影響因素速度和空氣密度有關。

（NASA的太陽神無人機）

在這裡先要了解一下最大升限和實用升限。所謂實用升限是指飛機可以保持正常飛行狀態下所能達到的最大高度，而最大升限是飛機可以達到的最大高度。簡單來說，實用升限下飛機保證正常飛行的飛行高度，最大升限是不管飛機能不能正常飛，反正飛機能到的最高點。一般來說最大升限肯定要大於實用升限，而升限的主要影響因素在於飛機的升力和動力。在正常飛行狀態下飛機的升力肯定要大於等於飛機的重力。而升力主要與空氣密度、飛機的升力係數和速度成正比。飛機飛行的高度越高，空氣就越稀薄，空氣密度就比較低。而飛機的機翼面積是確定的，所以在高空飛行時，要想保證飛機的升力就必須要提高飛機飛行的速度。

（飛機的升力與空氣密度、飛機的升力係數和速度成正比）

這一關係反映在螺旋槳和噴氣式飛機上就使得兩者的升限與其飛行速度有關了。由於螺旋槳飛機是依靠螺旋槳推動空氣沿飛行相反方向流動，從而對螺旋槳產生推力，推動飛機前進。要想提高螺旋槳飛機的速度，要麼增大螺旋槳的尺寸，要麼增大螺旋槳的轉速。增大螺旋槳的轉速就需要大幅度提高發動力的動力，而高轉速大直徑的螺旋槳在高速運轉時，由於槳尖速度過快，導致螺旋槳產生的推力不足，從而引發槳尖失速，導致飛機的升力不足而導致失速問題。這就使得螺旋槳飛機在高空狀態下難以保證飛行狀態。

（螺旋槳飛機依靠螺旋槳推動空氣產生推力）

與之相反，噴氣式飛機由於是透過點火加熱空氣，使空氣膨脹並從尾部噴出獲得向前的動力。這就使得噴氣式飛機在速度上要比螺旋槳飛機快得多。噴氣式戰鬥機的最大速度通常在1.5-2馬赫之間，而螺旋槳飛機的最大速度多為高亞音速，這就使得噴氣式飛機的升限顯然要高於螺旋槳飛機。如米格25戰鬥機最大飛行高度可達3馬赫，最大升限可達3萬米。而螺旋槳飛機的最大升限通常都在2萬米以下。不過，像太陽神號無人飛機那樣，增大飛機的機翼面積也可以是提高螺旋槳飛機的升限。所以，螺旋槳飛機透過增大機翼面積也可以提高飛機的升限。

（米格25戰鬥機）

（螺旋槳飛機的升限一般都要低於噴氣式飛機）