渦輪噴氣發動機
二戰前，所有的飛機都使用活塞發動機作為動力。這種發動機本身不能產生前進動力，需要驅動壹個螺旋槳使其在空中旋轉，從而推動飛機前進。活塞發動機和螺旋槳的這種組合壹直是飛機固定的推進方式，很少有人質疑。
到了20世紀30年代末，特別是二戰時期，由於戰爭的需要，飛機的性能發展很快，飛行速度達到700-800 km/h，高度達到10000米以上。然而，人們突然發現螺旋槳飛機似乎達到了極限，即使工程師將發動機功率從1000千瓦提高到2000千瓦甚至30000米。
問題出在螺旋槳上。當飛機時速達到800公裏時，螺旋槳尖因為壹直在高速旋轉，實際上已經接近音速了。這種跨音速流場的直接後果就是螺旋槳效率急劇下降，推力下降。同時螺旋槳迎風面積大，帶來的阻力更大。而且隨著飛行高度的增加，大氣層變薄，活塞式發動機的功率也會急劇下降。這些因素綜合在壹起，決定了活塞式發動機+螺旋槳的推進模式已經走到了盡頭。為了進壹步提高飛行性能，必須采用全新的推進方式，噴氣發動機應運而生。
噴氣推進的原理大家都很熟悉。根據牛頓第三定律，所有作用在物體上的力都有大小相等方向相反的反作用力。噴氣發動機工作時，從前端吸入大量空氣，燃燒後高速噴出。在這個過程中，發動機對氣體施加力使其向後加速，氣體也給發動機壹個反作用力推動飛機前進。事實上，這個原理已經應用於實踐很久了。我們玩的鞭炮是靠尾部噴出的火藥氣體的反應飛上天的。
早在1913年，法國工程師雷恩·羅蘭(Rennes Loran)就獲得了噴氣發動機的專利，但這是壹種沖壓發動機，在當時的低轉速下無法工作，缺乏所需的高溫耐熱材料。1930年，弗蘭克·惠特爾獲得了他的第壹個燃氣渦輪發動機專利，但直到11年後，他的發動機才完成了首飛，惠特爾的這種發動機形成了現代渦輪噴氣發動機的基礎。
現代渦噴發動機的結構由進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪和噴管組成，戰鬥機的渦輪和噴管之間有壹個加力燃燒室。渦噴發動機還是熱機的壹種，必須遵循熱機做功的原理:高壓輸入能量，低壓釋放能量。所以從產生輸出能量的原理來說，噴氣發動機和活塞發動機是壹樣的，都需要進氣、增壓、燃燒、排氣四個階段。不同的是，在活塞式發動機中，這四個階段是分時依次進行的，而在噴氣發動機中，它們是連續的。氣體依次流經噴氣發動機的各個部分，對應活塞發動機的四個工作位置。
空氣首先進入發動機的進氣口。飛機飛行時，可以看作是以飛行速度流向發動機的氣流。因為飛機的飛行速度是變化的，壓氣機的來流速度在壹定範圍內，所以進氣道的作用就是通過可調管道將未來的流量調節到合適的速度。超音速飛行時，進氣道前方和內部的氣流速度降低到亞音速，此時氣流的停滯可以使壓力增加十倍甚至幾十倍，大大超過壓氣機內的增壓倍數，從而產生了壹種只依靠速度沖壓而沒有壓氣機的沖壓發動機。
進氣口後面的壓縮機專門用來增加氣流的壓力。當空氣流過壓縮機時，壓縮機的工作葉片對空氣流做功，這增加了空氣流的壓力和溫度。亞音速時，壓氣機是氣流增壓的主要部件。
從燃燒室流出的高溫高壓氣體流經與壓縮機安裝在同壹軸上的渦輪。壹部分氣體可以在渦輪中膨脹，轉化為機械能，驅動壓縮機旋轉。在渦噴發動機中，渦輪中氣流膨脹所做的功，正好等於壓氣機壓縮空氣所消耗的功和傳動附件克服摩擦所需要的功。燃燒後，渦輪前氣體的能量大大增加，所以渦輪中的膨脹比遠小於壓縮機中的壓縮比。渦輪出口的壓力和溫度遠高於壓氣機進口的壓力和溫度，發動機的推力就來源於這部分氣體能量。
從渦輪流出的高溫高壓氣體在尾噴管中繼續膨脹，沿發動機軸向高速從噴管向後排出。這個速度遠大於氣流進入發動機的速度，使發動機獲得反作用推力。
壹般來說，氣流從燃燒室出來時溫度越高，輸入的能量越大，發動機的推力也就越大。但由於渦輪材料的限制，目前只能達到65，438+0，650 K左右。現代戰鬥機有時需要在短時間內增加推力，然後在渦輪後面加壹個加力燃燒室噴射燃料，使未燃燒的氣體與噴射的燃料混合重新燃燒。由於加力燃燒室沒有旋轉部件，溫度可以達到2000K，可以將發動機的推力提高到1.5倍左右。它的缺點是油耗急劇增加，同時溫度過高也影響發動機的壽命。所以發動機的加力壹般是有限的，低空只有十幾秒，多用於起飛或作戰，高空可以開很長時間。
隨著航空燃氣輪機技術的發展，人們在渦噴發動機的基礎上，根據增壓技術的不同，發展出了沖壓發動機、脈沖發動機等多種噴氣發動機；根據輸出能量的不同，有渦扇發動機、渦槳發動機、渦軸發動機和螺旋槳風扇發動機。
噴氣發動機雖然在低速時油耗高於活塞發動機，但其優異的高速性能使其迅速取代後者，成為航空發動機的主流。