1937年4月英国的 F.惠特尔首要制成第一台燃气涡轮发动机并进行了地上实验。1939年和1941年德国、英国先后造出装有涡轮喷气发动机的飞机并试飞成功。第二次世界大战今后,燃气涡轮发动机逐渐替代了活塞式发动机,飞机的飞行速度很快超过了音速。50年代后期又开展了涡轮电扇发动机,它有杰出的经济性,能作高亚音速乃至超音速飞行,用在一切高亚音速运输机和军用飞机。60年代中期,带加力焚烧室的涡轮电扇发动机(简称加力涡轮电扇发动机)已成为超音速军用飞机常用的动力装置。适用于直升机动力装置的涡轮轴发动机也很快得到开展。
在燃气涡轮发动机中,由压气机、焚烧室和驱动压气机的燃气涡轮组成发动机的中心计。空气在压气机中被紧缩后,在焚烧室中与喷入的燃油混合焚烧,生成高温度高压力燃气驱动燃气涡轮作十分快速地旋转,将燃气的部分能量转变为涡。涡轮带动压气机不断吸进空气并进行紧缩,使中心计接连作业。从燃气涡轮排出的燃气仍具有极高的压力和温度,经胀大后释放出能量(称为可用能量)用于推动。中心计不断输出具有必定可用能量的燃气,因而又称燃气发生器。
现代燃气涡轮发动机压气机的增压比(压气机出口空气总压与进口总压之比)规模为4~28,耗费功率可高达数十兆瓦(几万马力)。燃气涡轮前的温度可达1200~1700K。压气机分为离心式和轴流式两类,前者增压比低、直径大,仅用于小功率发动机,后者流量大、增压比高,使用广泛。轴流式压气机增压比较高时,为避免压气机喘振常将压气机分红二个转子(低压转子和高压转子),分别由两组涡轮带动。有的分红三个转子。
涡轮喷气发动机 中心计出口燃气直接在喷管中胀大,使燃气可用能量转变为高速喷出气流的动能而发生反作用推力。涡轮喷气发动机由喷管和中心计组成。在喷管中增设加力焚烧室,则成为加力涡轮喷气发动机。涡轮喷气发动机喷发气流速度高,如飞行速度在亚音速和低超音速规模内则发动机的推动功率比较低。
涡轮电扇发动机 中心计出口燃气在中心计后的涡轮中进一步胀大作功,用于带动外涵电扇,使外涵道气流的喷发速度添加,剩余的可用能量在喷管中转变为高速喷流的动能。这两股气流一起发生反作用推力。经过外涵道的空气流量与经过中心计的空气流量之比称为流量比或涵道比。相同的中心计,涡轮电扇发动机的推动工质流量大、喷发速度低,所以推动功率高。大流量比的涡轮电扇发动机不只起飞推力大、耗油率低,并且发动机噪声也小,是高亚音速旅客机抱负的动力装置。超音速军用飞机选用小流量比涡轮电扇发动机,且带加力焚烧室,这种发动机称为加力涡轮电扇发动机。
涡轮螺旋桨发动机 靠动力涡轮把中心计出口燃气中大部分可用能量转变为轴功率用以驱动空气螺旋桨,因为螺旋桨转速较低,动力涡轮轴与螺旋桨轴之间设有减速器。燃气中的少部分可用能量(约10%)则在喷管中转化为气流动能,直接发生反作用推力。
涡轮轴发动机 作业原理与涡轮螺旋桨发动机根本相同,大多数都用在直升机上,也可用于飞机和其他航空器。因为在直升机上还有主减速器,所以涡轮轴发动机输出轴的转速比涡轮螺旋桨发动机高,它的减速器体积和分量都要小一些。输出轴伸出的方位比较灵敏,能够从前面伸出,也能够向后或向两边伸出。