渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。其特點(diǎn)是完全依靠氣流產(chǎn)生推力。通常用作高速飛機(jī)的動(dòng)力，但油耗比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)高。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)可分為離心式和軸流式兩種離心式是由英國(guó)人弗蘭克發(fā)明的·惠特爾爵士在1930年發(fā)明了它，但直到1941年，裝有這種發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)才第一次上天，并且沒有參加二戰(zhàn)；軸流誕生于德國(guó)，擔(dān)任第一架實(shí)用噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)Me-262的力量在1944年夏天投入戰(zhàn)斗。與離心式渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)相比，軸流具有截面小壓縮比高的優(yōu)點(diǎn)今日 美國(guó)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)大多是軸流式的。

現(xiàn)代渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)包括進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和尾噴管，戰(zhàn)斗機(jī)的渦輪和尾噴管之間還有一個(gè)加力燃燒室。渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)還是熱機(jī)的一種，必須遵循熱機(jī)做功的原理：高壓輸入能量，低壓釋放能量。所以從產(chǎn)生輸出能量的原理來說，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)是一樣的，都需要進(jìn)氣、加壓、燃燒和排氣四個(gè)階段的區(qū)別在于，在活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)中，這四個(gè)階段是分時(shí)順序進(jìn)行的，而在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中，它們是連續(xù)的氣體依次流經(jīng)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)部分，對(duì)應(yīng)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的四個(gè)工作位置。

空氣首先進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口飛機(jī)飛行時(shí)，可以看作是以飛行速度流向發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流因?yàn)轱w機(jī)的飛行速度是變化的，壓氣機(jī)適應(yīng)的進(jìn)氣速度有一定的范圍，進(jìn)氣道的作用就是通過可調(diào)管道將未來的流量調(diào)節(jié)到合適的速度。超音速飛行時(shí)，進(jìn)氣道前方和內(nèi)部的氣流速度降低到亞音速，此時(shí)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(jī)內(nèi)的增壓倍數(shù)，從而產(chǎn)生了一種只依靠速度沖壓而沒有壓氣機(jī)的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。

從燃燒室流出的高溫高壓氣體流經(jīng)與壓縮機(jī)安裝在同一軸上的渦輪。部分燃?xì)饪梢栽跍u輪中膨脹，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動(dòng)壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)在渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)中，平衡狀態(tài)下渦輪內(nèi)氣流膨脹所做的功等于壓氣機(jī)壓縮空氣所消耗的功和傳動(dòng)附件克服摩擦所需要的功。燃燒后，渦輪前氣體的能量大大增加，所以渦輪中的膨脹比遠(yuǎn)大于壓縮機(jī)中的壓縮比渦輪出口的壓力和溫度遠(yuǎn)高于壓氣機(jī)進(jìn)口的壓力和溫度，發(fā)動(dòng)機(jī)的推力就來源于這部分氣體能量。

進(jìn)氣道

軸流式渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)如圖所示空氣首先進(jìn)入進(jìn)氣道，因?yàn)轱w機(jī)的飛行狀態(tài)在變化，需要保證進(jìn)氣道

空氣終于可以順利進(jìn)入下一個(gè)結(jié)構(gòu)：壓氣機(jī)（壓縮機(jī)，或壓縮機(jī)）進(jìn)氣口的主要作用是將空氣調(diào)節(jié)到發(fā)動(dòng)機(jī)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)后再進(jìn)入壓縮機(jī)。超音速飛行時(shí)，機(jī)頭和進(jìn)氣口都會(huì)產(chǎn)生沖擊波（沖擊波，也稱為沖擊波）空氣通過激波后壓力會(huì)增大，因此進(jìn)氣道可以起到一定的預(yù)壓縮作用，但激波位置不當(dāng)會(huì)造成局部壓力不均勻，甚至可能損壞壓氣機(jī)。所以超音速飛機(jī)的進(jìn)氣口有一個(gè)激波調(diào)節(jié)錐，根據(jù)空速來調(diào)節(jié)激波的位置。

兩側(cè)進(jìn)氣或機(jī)腹進(jìn)氣的飛機(jī)，由于進(jìn)氣道靠近機(jī)身，會(huì)受到機(jī)身邊界層的影響（Boundary layer  , or boundary layer）會(huì)有邊界層調(diào)節(jié)裝置附在上面。所謂邊界層，是指緊貼機(jī)身表面流動(dòng)的一層空氣其速度遠(yuǎn)低于周圍空氣，但其靜壓高于周圍空氣，形成壓力梯度。因?yàn)槟芰康?，不適合進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，需要淘汰。當(dāng)飛機(jī)有一定的迎角時(shí)（AOA, attack, or angle of attack）由于壓力梯度的變化，在壓力梯度增大的部分（如背風(fēng)面）會(huì)出現(xiàn)邊界層分離的現(xiàn)象，即原本緊貼機(jī)身的邊界層在某一點(diǎn)突然分離，形成湍流。湍流是相對(duì)于層流而言的，層流簡(jiǎn)單來說就是不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的流體嚴(yán)格來說，所有的流動(dòng)都是湍流。湍流的發(fā)生機(jī)理、該過程的建模并不清楚。但事實(shí)并非如此這并不意味著湍流不好在發(fā)動(dòng)機(jī)的很多地方，比如燃燒過程中，要充分利用湍流。

壓氣機(jī)

壓氣機(jī)由定子（stator）頁片與轉(zhuǎn)子（rotor）葉片交錯(cuò)排列，一對(duì)定子葉片和轉(zhuǎn)子葉片稱為第一級(jí)，定子固定在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)架上，轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子軸與渦輪相連?，F(xiàn)在的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)一般是8－12級(jí)壓氣機(jī)。階段越多，壓力就越大戰(zhàn)斗機(jī)在高G機(jī)動(dòng)時(shí)，流入壓氣機(jī)前級(jí)的空氣壓力會(huì)急劇下降，后級(jí)的壓力會(huì)很高此時(shí)后級(jí)高壓空氣會(huì)反向膨脹，發(fā)動(dòng)機(jī)極不穩(wěn)定，工程上稱之為“喘振”這是發(fā)動(dòng)機(jī)最致命的事故，很可能造成停車甚至結(jié)構(gòu)損壞。經(jīng)驗(yàn)表明，喘振多發(fā)生在壓縮機(jī)的第5級(jí)和第6級(jí)之間，在子區(qū)間設(shè)置放氣環(huán)，在壓力異常時(shí)及時(shí)泄壓，可以避免喘振?；蛘邔⑥D(zhuǎn)子軸做成兩個(gè)同心的空心圓柱體，分別連接前級(jí)低壓壓氣機(jī)和渦輪，后級(jí)高壓壓氣機(jī)和另一個(gè)渦輪兩套轉(zhuǎn)子組相互獨(dú)立，壓力異常時(shí)可自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，也可避免喘振。

燃燒室與渦輪

空氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后，進(jìn)入燃燒室與煤油混合燃燒，膨脹做功；然后流經(jīng)渦輪，帶動(dòng)渦輪高速旋轉(zhuǎn)。因?yàn)闇u輪和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子連接在同一根軸上，所以壓縮機(jī)和渦輪的速度是相同的。最后高溫高速氣體通過噴嘴噴出，靠反作用力提供動(dòng)力。起初，燃燒室是幾個(gè)小的圓柱形燃燒室，圍繞轉(zhuǎn)子軸呈環(huán)狀并列每個(gè)氣缸都沒有密封，而是在適當(dāng)?shù)牡胤介_了一個(gè)孔，這樣整個(gè)燃燒室就連通了后來發(fā)展成結(jié)構(gòu)緊湊的環(huán)形燃燒室，但整體流體環(huán)境不如圓柱形燃燒室，出現(xiàn)了結(jié)合兩者優(yōu)點(diǎn)的組合式燃燒室。

渦輪總是在極端條件下工作，它的材料非常困難、制造過程有極其苛刻的要求。粉末冶金空心葉片多采用整體鑄造，即所有葉片和輪盤一次鑄造成型。與早期相比，每個(gè)葉片和圓盤分別鑄造，然后用榫連接，節(jié)省了很多連接質(zhì)量。制造材料多為耐高溫的合金材料，空心葉片可以用冷風(fēng)冷卻。為第四代戰(zhàn)斗機(jī)研制的新型發(fā)動(dòng)機(jī)將配備高溫性能更加突出的陶瓷粉末冶金葉片。所有這些措施都是為了改善渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的參數(shù)之一：渦輪前溫度。高預(yù)渦流溫度意味著高效率和高功率。

噴管

噴管（噴嘴，或噴嘴）發(fā)動(dòng)機(jī)的形狀和結(jié)構(gòu)決定了最終消除的氣流狀態(tài)在早期的低速發(fā)動(dòng)機(jī)中，采用簡(jiǎn)單的收斂噴管來達(dá)到提高轉(zhuǎn)速的目的。根據(jù)牛頓 s第三定律，氣體彈射速度越大，飛機(jī)得到的反作用力就越大。但這種方式的增長(zhǎng)速度是有限的，因?yàn)樽罱K氣流速度會(huì)達(dá)到音速，然后會(huì)出現(xiàn)激波阻止氣體速度的增加。而采用收斂－擴(kuò)張噴管（也稱為拉瓦爾噴嘴）可以獲得超音速射流。飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性主要來自翼面提供的氣動(dòng)力，機(jī)動(dòng)性高的時(shí)候可以直接利用噴流的推力。在噴嘴口加裝燃?xì)舛婊蛑苯邮褂每善D(zhuǎn)噴嘴（也稱為推力矢量噴管，或矢量推力噴管）歷史上是兩種方案，其中后者已經(jīng)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。俄羅斯著名的蘇-30、Su-37戰(zhàn)機(jī)高超的機(jī)動(dòng)性能得益于柳里卡設(shè)計(jì)局的AL-31推力矢量發(fā)動(dòng)機(jī)。氣舵的代表是美國(guó)的x－31技術(shù)驗(yàn)證機(jī)。

加力燃燒室

經(jīng)過渦輪的高溫氣體中還含有一些沒有被及時(shí)消耗掉的氧氣如果不斷向這種氣體中注入煤油，它仍然可以燃燒并產(chǎn)生額外的推力。所以一些高性能戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)在渦輪后面加了加力燃燒室（加力燃燒室，或加力燃燒室）以達(dá)到在短時(shí)間內(nèi)大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)推力的目的。一般來說，加力可以在短時(shí)間內(nèi)增加50的最大推力%但是，油耗驚人一般只用于起飛或應(yīng)對(duì)激烈的空戰(zhàn)，不可能用于長(zhǎng)時(shí)間超音速巡航。

渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)適用于大范圍的航行，從低空亞音速到高空超音速飛機(jī)。米格，前蘇聯(lián)的傳奇戰(zhàn)斗機(jī)-25架高空超音速戰(zhàn)斗機(jī)采用了Lyrica公司設(shè)計(jì)局的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，曾創(chuàng)下3架的紀(jì)錄.3馬赫的戰(zhàn)斗機(jī)速度記錄和37250米的升限記錄。

與渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)相比，渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性差，但高速性能優(yōu)于渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其是在高空。

同時(shí)，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)雖然在低速時(shí)油耗高于活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，但其優(yōu)異的高速性能使其迅速取代后者，成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主流。