航空發(fā)動機（Aircraft Engine）是為航空器提供飛行所需推力(或拉力)的熱力機械。對于航空器來說，航空發(fā)動機是航空動力裝置或推進系統(tǒng)的核心部分，而動力裝置除發(fā)動機之外還包括推進器 (如螺旋槳和旋翼，噴氣發(fā)動機既是發(fā)動機又是推進器)、進氣道和排氣噴管。
人類歷史上第一臺實現(xiàn)載人動力飛行的航空發(fā)動機，是萊特兄弟和技師查理?泰勒制造的一臺重81公斤的4缸水冷式汽油活塞式發(fā)動機。在航空發(fā)動機誕生100多年來，主要分為第二次世界大戰(zhàn)前的活塞式發(fā)動機時代和二戰(zhàn)后的噴氣式發(fā)動機時代。
航空發(fā)動機按其組成和工作原理可分為兩大類：直接反作用推進和間接反作用推進。直接反作用推進發(fā)動機是指直接將工質加速產生反作用推力，發(fā)動機本身也是推進器。這一類航空發(fā)動機包括：帶壓縮機的渦噴發(fā)動機和渦輪風扇發(fā)動機、無壓縮機的沖壓噴氣發(fā)動機、渦噴-沖壓組合發(fā)動機和火箭發(fā)動機。間接反作用推進發(fā)動機是將能量轉化為軸功率輸出，通過專門的推進器(如螺旋槳和旋翼)產生推力或拉力。這一類航空發(fā)動機包括：活塞式發(fā)動機、渦槳發(fā)動機、渦軸發(fā)動機、槳扇發(fā)動機和電動機等，在中低速飛機或對低速性能有嚴格要求的巡邏、反潛或滅火等類型飛機中得到廣泛應用。
歷史沿革
早期發(fā)展和原始設計
人類最原始的航空動力是靠雙臂撲動進行“人力撲翼飛行”或者是模仿鳥類飛行的“撲翼機”，但歷史上沒有成功的先例。直到1852年9月24日，法國工程師吉法爾才發(fā)明了人類第一種可控飛艇，使用飛艇下吊籃中的蒸汽機驅動螺旋槳作為動力。盡管后續(xù)在19世紀60年代和80年代出現(xiàn)了應用于飛艇的內燃機和電動機，但飛艇這類輕于空氣的航空器并不能成為人類遨游空中的理想平臺。
1809-1810年，被稱為“航空之父” 的英國學者喬治·凱萊連續(xù)發(fā)表了3篇題為《論空中航行》的研究論文，奠定了固定翼飛機和旋翼機的基礎， 建立了重于空氣飛行器的基本飛行原理和飛機結構布局，被看成是現(xiàn)代航空學誕生的標志。他指出飛行就是對一塊平板提供動力，使它能在空中支持一定的重量。但是喬治·凱利在當時也承認，當時無法解決動力問題。在飛行理論的基礎上，研發(fā)重于空氣飛行器就存在兩條道路：第一是研發(fā)動力飛機，先讓動力飛機離開地面，然后解決穩(wěn)定和操縱問題；第二是解決無動力的滑翔機穩(wěn)定性和操縱問題，然后再給飛機加裝動力系統(tǒng)。
1843年，英國工程師威廉·塞繆爾·漢森和約翰·斯特林費羅聯(lián)合申請了一項設計專利，主要內容是發(fā)明了一架機身長26米、翼展45米的大型單翼飛機，采用一臺20kW的蒸汽機，取名“空中蒸汽車”。這是人類歷史上第一個重于空氣的航空器的發(fā)明專利，也是人類最早采用螺旋槳推進的固定翼飛機方案。在專利獲批后，這兩位發(fā)明家還成立了空中運輸公司并為制作飛機籌集資金，但由于設計的固有缺陷，“空中蒸汽車”全尺寸原型并沒有誕生，因為測試中發(fā)現(xiàn)只要飛機尺寸增加，就無法使用蒸汽動力起飛，機翼設計也不足以產生所需的升力。1848年，斯特林費羅在英國薩默塞特的一個機庫內實現(xiàn)了世界上第一次無人駕駛動力飛行，但翼展只有3米。
1891年，美國航空先驅塞繆爾·皮爾龐特·蘭利開始試驗由小型蒸汽和汽油發(fā)動機提供動力的大型雙翼飛機。1896年5月6日，蘭利制造的由一馬力單缸蒸汽機驅動的雙螺旋槳動力無人實驗飛機——5號模型，在世界上首次實現(xiàn)了重于空氣飛行器的持續(xù)飛行，當天最長的飛行距離達到1005米，速度達到40公里/小時。同年11月28日，蘭利制造的6號模型飛機，再度達到了1460米的飛行距離，動力仍然為一馬力單缸蒸汽機。
在取得初步成功后，蘭利的測試引起了當時海軍助理部長西奧多·羅斯福的注意，因此獲得了軍方50,000 美元的撥款，用于進一步開發(fā)載人的飛行器。蘭利很快就研發(fā)出了汽油機為動力無人飛行器，并在 1901 年 6 月 18 日獲得成功飛行。1903年，蘭利制造了一架以星形汽油機為動力的全尺寸載人飛機，發(fā)動機功率達到53馬力，是后來萊特兄弟飛機的4倍，但10月7日和12月8日的兩次飛行實驗都以失敗告終。蘭利失敗的原因是簡單地將成功的無人飛機模型進行放大，但是無人飛機的空氣動力學、結構設計和控制系統(tǒng)并不適用于有人飛機。
1903年12月17日，就在蘭利飛行器失敗9天后，萊特兄弟的飛行者一號雙翼機實現(xiàn)了人類首次載人飛機動力飛行，發(fā)動機使用的一臺固定在主機翼下翼面的4缸水冷式汽油活塞式發(fā)動機，功率8.95千瓦，重量81公斤，驅動一副雙葉螺旋槳，槳葉直徑2.6米。萊特兄弟根據(jù)原來帶動車間機器設備的內燃機，自行改進設計了一臺4 缸水冷式汽油活塞式發(fā)動機，性能超出原有功率和重量的要求。
在萊特兄弟成功后，飛機技術包括航空發(fā)動機技術也開始迅速發(fā)展。1908 - 1914年，世界各國總共設計和制造了約30種航空活塞式發(fā)動機，功率多在70千瓦以下，個別達到100千瓦。這些發(fā)動機大多繼承汽車發(fā)動機的傳統(tǒng)，大部分是液冷式，只有少數(shù)是氣冷式。
早期航空發(fā)動機材料多采用沉重的鑄鐵、鋼鍛件、黃銅和銅板制成，因此對于當時的飛機來說十分沉重。因此在1907年法國的洛朗·塞甘（Laurent Seguin）和路易斯·塞甘（Louis Seguin）兄弟在美國法維爾（Farwell）汽車用旋轉發(fā)動機的基礎上，研發(fā)了世界上第一種航空用旋轉氣缸活塞式發(fā)動機——諾姆 (Gnome)。相比一般的活塞發(fā)動機，旋轉發(fā)動機重量輕，在地面上也能得到較好的冷卻，而且旋轉汽缸本身還起到了相當于飛輪的作用，使發(fā)動機運轉更平穩(wěn)。但是旋轉氣缸活塞式發(fā)動機存在壽命低、可靠性低、耗油率高的缺點。
第一次世界大戰(zhàn)期間
第一次世界大戰(zhàn)促進了軍事航空和發(fā)動機產業(yè)的迅速發(fā)展。法國大力發(fā)展旋轉氣缸活塞式發(fā)動機，塞甘兄弟在5缸“諾姆”發(fā)動機的基礎上，開發(fā)了9缸的旋轉氣缸活塞式發(fā)動機，裝備法國早期的紐堡(Nieuport)、莫朗 (Morane)和索普威斯(Sopwith)戰(zhàn)斗機 ，成為第一次世界大戰(zhàn)中期經典的戰(zhàn)斗機發(fā)動機。1910年，西歐有近70家公司制造航空發(fā)動機，但到了1916年，這些發(fā)動機公司所剩無幾。在1917年諾姆發(fā)動機約占80%的航空發(fā)動機市場份額。但是旋轉氣缸活塞式發(fā)動機存在一個特殊問題，就是旋轉汽缸的陀螺效應，使得飛機的操縱性能不好。
相比法國，德國在第一次世界大戰(zhàn)中航空發(fā)動機的源頭是1910年德國奧斯特羅-戴姆勒公司生產的六缸水冷直列式發(fā)動機“Austro-Daimler 6”。該發(fā)動機是由費迪南德·保時捷專門設計的航空發(fā)動機，特點是使用焊接鋼水套、七個主軸承和大直徑傾斜進排氣閥，具有制造質量高和堅固耐用的優(yōu)點。該型發(fā)動機成為德國后續(xù)航空發(fā)動機設計模仿的對象，包括梅賽德斯D.III發(fā)動機、寶馬IIIa發(fā)動機。梅賽德斯D.III發(fā)動機在戰(zhàn)爭中的后續(xù)改進型號，功率超過210馬力，而寶馬IIIa發(fā)動機應用安裝節(jié)流蝶閥的化油器，能在2000米高空也能保持200馬力功率。這些航空發(fā)動機都裝備德國聯(lián)邦國防軍研制的“信天翁DI”“福克”系列戰(zhàn)斗機，具備了和法國戰(zhàn)斗機格斗的能力。
第一次世界大戰(zhàn)中航空發(fā)動機還有一個發(fā)明就是射擊斷續(xù)器，盡管在戰(zhàn)爭中英國、奧匈帝國、俄羅斯帝國都出現(xiàn)過類似的專利，但是首先在戰(zhàn)爭中大規(guī)模應用這一技術的是德國。福克公司研制了Fokker Stangensteuerung射擊斷續(xù)器，并安裝在福克為德國研制的Einedecker E-1飛機上，導致德國空軍在戰(zhàn)爭初期一度獲得空戰(zhàn)優(yōu)勢，被稱為“福克天災”。
一戰(zhàn)二戰(zhàn)之間的發(fā)展
在兩次世界大戰(zhàn)之間，與航空發(fā)動機相關的技術發(fā)展主要有發(fā)動機整流罩、渦輪增壓器和變距螺旋槳的發(fā)明和應用。
氣冷式星形發(fā)動機在使用的初期，為了便于冷卻，灼熱的汽缸是裸露在外面的，阻力很大。后來由給它罩上一個“減阻環(huán)”，阻力是降低了，但冷卻效果不好。因此在1926年的在蘭利航空實驗室首次美國國家航空咨詢委員會（NACA）年會上，提出了一個問題：即能不能在氣冷式星形發(fā)動機外面加一個長的整流罩而又不會太多地影響冷卻。最后NACA的專家弗雷德·韋克率領的團隊在1928年成功研發(fā)了一種整流罩它。不但大大降低了阻力，使試驗機的速度從 190公里/小時提高到221公里/小時，而且還大大改善了冷卻效果，甚至可以在第一排汽缸后面增設第二排汽缸。
1905年，瑞士工程師阿爾弗萊德·布奇（Alfred Buchi）首先提出了渦輪增壓的概念，并申請了專利。1909年法國工程師和發(fā)明家奧古斯特·拉托（August Rateau）利用了布奇的渦輪增壓概念，并將其安裝到一些活塞發(fā)動機上獲得了一些成功，包括渦輪增壓技術讓雷諾發(fā)動機將 14,000 英尺的爬升率提高了 15%，并將最高速度從 104 英里/小時提高到 120 英里/小時。拉托的渦輪增壓技術和圖紙都擴散到了美國，引起了美國陸軍航空兵技術專家的注意。美國立刻將渦輪增壓技術移植到本國的利伯蒂（Liberty）發(fā)動機上，卻發(fā)生持續(xù)過熱故障。1917年通用電氣的電氣工程師桑福德·莫斯 (Sanford Moss) ，進一步改進了渦輪增壓技術，將渦輪安裝在發(fā)動機的前部，這樣螺旋槳的滑流就可以冷卻壓縮機外殼、噴嘴箱和排氣歧管。位于排氣歧管后部的稱為廢氣門的閥門可以打開以調節(jié)流向渦輪機的廢氣流量，從而控制產生的增壓量。最終在海拔4300米的派克斯峰實現(xiàn)了4小時313馬力的耐久測試，功率峰值達到377馬力。
在20世紀20年代初，雖然美國陸軍向GE公司訂購了150臺渦輪增壓裝置，但在戰(zhàn)后經濟發(fā)展氣氛中，渦輪增壓器的技術進展很慢。隨著氣冷發(fā)動機的興起，美國的另一家飛機動力裝置制造商—普惠公司試圖用齒輪傳 動增壓器代替渦輪增壓器，因為后者灼熱的排氣管路使發(fā)動機的重量和復雜性增加。在20世紀30年代，高空飛行的軍事民用價值顯現(xiàn)。1937年7月，諾斯羅普公司伽瑪 (伽馬發(fā)動機)飛機使用通用電氣的渦輪增壓發(fā)動機，完成了高空飛行。1937 年，隨著德國的軍事崛起，GE公司接到了美國陸軍航空隊的大訂單，為波音 B-17轟炸機、B-24轟炸機、P-38“閃電”戰(zhàn)斗機、P-47“雷電”等飛機制造渦輪增壓器。
早期螺旋槳的槳葉角都是固定不變的，稱為定距螺旋槳，它只能在設計狀態(tài)下保持最高效率。飛行狀態(tài)一改變，不僅螺旋槳效率下降，還影響發(fā)動機的功率輸出。為克服這個缺點，可變距螺旋槳技術應運而生。1918年7月，加拿大航空專家華萊士·魯伯特·特恩布爾（Wallace Rubert Turnbull）發(fā)明了可變距螺旋槳。1924年英國人亨利·塞爾比·海勒·肖發(fā)明了液壓驅動的可變距螺旋槳，并申請了專利，但是其實用性遭到質疑。1929年特恩布爾還發(fā)明了電動驅動的變距螺旋槳，并在美國獲得專利，并大量裝備美國寇蒂斯公司的飛機。
氣冷星形發(fā)動機崛起
星形發(fā)動機是指汽缸（從五個到多達 28 個，取決于發(fā)動機尺寸）圍繞發(fā)動機曲軸安裝成一個圓圈，外形像一個五星或者多角星的形狀。到一戰(zhàn)結束時，旋轉氣缸發(fā)動機已達到設計極限，特別是吸入氣缸的燃料和空氣量方面很難有更大的提升，而冶金和氣缸冷卻方面的技術進步，促使星形發(fā)動機發(fā)展并最終取代旋轉氣缸發(fā)動機。星形發(fā)動機的汽缸是固定的，由曲軸帶動螺旋槳旋轉。與液冷的直列發(fā)動機相比，星型發(fā)動機有剛性好、零件少、重量輕的優(yōu)點。1903年，蘭利失敗的全尺寸載人飛機就使用了星形汽油機為動力。但是大規(guī)模使用星型發(fā)動機，是一戰(zhàn)的法國薩爾蒙公司。該公司從1913 年開始生產水冷星形發(fā)動機，最典型的9Z型號在第一次世界大戰(zhàn)期間被廣泛使用。美國第一種實用的星形發(fā)動機，是查爾斯·勞倫斯在1921年為美國海軍航母艦載機設計的J-1風冷發(fā)動機。與同類飛機中的液冷發(fā)動機相比，J-1發(fā)動機性能優(yōu)越、重量更輕且更易于維護，滿足了海軍對用于航空母艦的緊湊型輕型發(fā)動機的需求，并且沒有漏水問題。美國航空發(fā)動機專家弗雷德里克·倫奇勒在1925年通過機床制造商普拉特·惠特尼的資助，成立了新的普拉特·惠特尼發(fā)動機公司，在1926年推出的第一款產品R-1340“黃蜂”星形氣冷活塞發(fā)動機就獲得了成功，在軍事和民用領域都得到廣泛應用，后期型號功率已經發(fā)展到600馬力，總生產量達到35000臺。
二戰(zhàn)期間發(fā)展
在二戰(zhàn)期間，大型氣冷星形發(fā)動機更是獲得了巨大的發(fā)展。典型的就是普·惠公司在1932年研制的R-1830”孿生黃蜂”。這是一種14缸雙排風冷星形發(fā)動機，內部有一個1級離心式增壓器。雙排氣缸動力裝置的優(yōu)點是可以在不增加發(fā)動機正面面積的情況下實現(xiàn)更大的發(fā)動機排量，也可以使用更小的氣缸，達到更高的曲軸速度，從而產生更平穩(wěn)的操作。更小、更頻繁的動力脈沖也有助于發(fā)動機平穩(wěn)運行，延長發(fā)動機壽命。兩排氣缸交錯排列，能讓冷卻空氣有效地到達后排，達到同樣的降溫效果。R-1830”孿生黃蜂”發(fā)動機功率通過設置可以實現(xiàn)從 630 到 1,350 馬力不等的起飛額定功率，因此被選擇為眾多二戰(zhàn)飛機的動力，既有B-24轟炸機這樣的轟炸機，也有道格拉斯 DC-3 和 C-47運輸機這樣的戰(zhàn)略運輸機，以及格魯門 F4F戰(zhàn)斗機艦載機。1932 年至 1951 年間，普惠公司公司以及授權許可生產了173618 臺R-1830發(fā)動機，比當時任何其他飛機發(fā)動機都多。
1937年普·惠公司開始研制美國第一種雙排18缸氣冷星形發(fā)動機“雙黃蜂” (Double Wasp)，軍方編號為 R-2800。由于可靠性高、可維護性好、功率大、油耗低和重量輕，因此在航空史上也占有特殊的地位。在第二次世界大戰(zhàn)期間，格魯門的F6F戰(zhàn)斗機、沃特的F4U戰(zhàn)斗機、共和的P-47戰(zhàn)斗機都使用這種發(fā)動機作為動力。1941年，美國普惠公司公司在二戰(zhàn)時期開始開發(fā)該公司的最后一款大型活塞發(fā)動機——4排28缸氣冷星形發(fā)動機R-4360“巨型黃蜂”。該發(fā)動機功率達到了2800馬力，每排的7個汽缸以一個較小的角度前后錯開布置，使前后4個汽缸看起來像一臺斜置的直列發(fā)動機。該型發(fā)動機主要裝備波音公司B-29D轟炸機和康維爾B-36轟炸機戰(zhàn)略轟炸機。雖然R4360發(fā)動機在飛行時工作可靠，但在啟動和關閉時需要進行大量且耗時的檢查工作。
除了普惠公司，當時的美國寇蒂斯-萊特公司也是當時星形氣冷活塞式發(fā)動機的制造巨頭。萊特公司于1933年和1939 年先后推出單排9缸的R-1820發(fā)動機和雙排14缸的R-2600，功率分別為893千瓦和1118千瓦。R- 2600的裝備過波音公司的 “快帆”大型水上飛機、格魯門TBF “復仇者”戰(zhàn)斗機、B-25轟炸機和A-20攻擊機。1936年懷特公司還開始研發(fā)雙排18缸的R-3350活塞發(fā)動機，功率達到了2200馬力（1641千瓦）。該型發(fā)動機是量產數(shù)量最多的超大功率活塞發(fā)動機，使用了復合式的渦輪能量回收技術，能將排氣中的能量回收并用于驅動曲軸，增加發(fā)動機功率。R-3350氣冷星形活塞發(fā)動機主要應用于B-29轟炸機等大型飛機，初期存在工作穩(wěn)定性差的問題，后期得到改善。
英國、法國、德國、意大利、蘇聯(lián)和日本也研制或仿制出功率為750-1500千瓦的大型氣冷星形發(fā)動機。在 1936年以前, 日本的軍用航空像德國一樣主要采用液冷發(fā)動機，而在1937年與普-惠公司簽訂專利生產協(xié)議后，在第二次世界大戰(zhàn)中轉向采用氣冷發(fā)動機。蘇聯(lián)在二戰(zhàn)中中的軍用航空主要依賴液冷發(fā)動機，但在戰(zhàn)爭后期研制了兩種大型氣冷星形發(fā)動機 Ash -82 和Ash - 73分別用于伊爾-2攻擊機 和伊爾-3 運輸機， 后來又分別用于圖-2 和圖-4 轟炸機。
盡管二戰(zhàn)期間生產了大量的氣冷活塞式發(fā)動機，但直列液冷發(fā)動機也仍然在發(fā)展，因為液冷式發(fā)動機迎風面積小，可使機頭做成流線形，這對高速戰(zhàn)斗機特別有利。而且戰(zhàn)斗機受地面火 力的威脅小，液冷式發(fā)動機易被損壞的弱點就不突出。所以美國在第二次世界大戰(zhàn)期間生產量最大的5種戰(zhàn)斗機中有4種是使用液冷發(fā)動機。
羅爾斯羅伊斯的梅林發(fā)動機（Merlin）就是一種使用廣泛的12缸液冷直列活塞式發(fā)動機，基本上是排量27L 的凱斯特爾發(fā)動機（Kestrel）的放大型。 它的最初設計功率為559千瓦，但是隨著后續(xù)改進功率不斷增加。在1935年裝備“颶風”戰(zhàn)斗機時，功率達到708千瓦，1936年裝備“噴火式戰(zhàn)斗機”戰(zhàn)斗機時達到783千瓦。在二戰(zhàn)時“梅林”功率為876千瓦，到戰(zhàn)爭末期已達到1238千瓦。美國派克公司按專利生產了這種發(fā)動機，用于改裝P-51 “野馬” 戰(zhàn)斗機，使該機變成戰(zhàn)時最優(yōu)秀的戰(zhàn)斗機之一。 梅林發(fā)動機的特色是擁有先進的齒輪傳動增壓器和離心式壓 氣機，但在燃油噴射方面技術落后。
美國艾利遜公司的V-1710則是二戰(zhàn)美國研制并建造的唯一一種液冷發(fā)動機，采用V型直列12缸配置，和汽車發(fā)動機結構相似，具有模塊化和對稱的布局，能夠低成本的大量生產。1937 年，艾里遜V-1710 成為第一臺以 1,000 馬力通過新的 150 小時軍用型式試驗的美國發(fā)動機。V-1710外形最大的特點就是延長了30厘米的傳動軸，這種長度適應了打造流線型戰(zhàn)斗機的需要。艾里遜 V-1710 為第二次世界大戰(zhàn)中的大多數(shù)美國陸軍戰(zhàn)斗機的主要動力，包括洛克希德 P-38、貝爾 P-39 和 P-63、柯蒂斯 P-40 以及早期的北美 P-51。
1935年，德國梅賽德斯-奔馳公司研發(fā)了DB 600倒置V型12缸直列水冷發(fā)動機，輸出功率超過1000馬力。倒置V型的優(yōu)點是能夠為飛行員提供更好的視野，更低的飛機重心和更簡便的維護方式。該型發(fā)動機從1937年開始裝備德軍梅塞施密特 Bf 109 和 Bf 110 戰(zhàn)斗機，成為第二次世界大戰(zhàn)德國軍用飛機的主要動力，梅賽德斯-奔馳在此基礎上發(fā)展了數(shù)種衍生型號發(fā)動機，例如Bf 109E 中的 DB-601A 使用燃油噴射而不是化油器，這是一種重要的技術改進。
經過第二次世界大戰(zhàn)，活塞式航空發(fā)動機的性能和產量都達到了歷史的最高水平。當時使用的大型發(fā)動機功率達到 2500千瓦左右，功重比達1.5kW/daN，耗油率為0.23~0.28kg/(kW?h)左右，渦 輪組合發(fā)動機的耗油率更低達0. 23 kg/(kW ? h)。螺旋槳飛機的最大速度從戰(zhàn)爭爆發(fā)時的500公里/小時提高到800公里/小時，升限從10000米提高到15000米。但是進一步提高功重比十分困難。
噴氣發(fā)動機的出現(xiàn)
1939年8月27日，在第二次世界大戰(zhàn)全面爆發(fā)前一個星期，亨克爾公司研制的He-178首次升空。這是世界上第一架由燃氣渦輪發(fā)動機推進的噴氣式飛機，宣告人類進入噴氣推進時代。1944年7月26日，世界上第一種實用的噴氣式戰(zhàn)斗機——德軍的Me-262戰(zhàn)機在二戰(zhàn)中首次出戰(zhàn)，擊傷了英軍的一架“蚊子”偵察機。這標志著噴氣發(fā)動機開始大規(guī)模進入實用階段。
英國的弗蘭克·惠特爾在1930年獲得了一種離心式噴氣發(fā)動機的專利，但直到1936年才獲得了資金支持進入實際研發(fā)階段，由于研發(fā)不順利直到1939年惠特爾的噴氣式發(fā)動機才進入穩(wěn)定運行階段。1939年英國德國宣戰(zhàn)，促使英國航空部追求重量更輕、制造成本更低航空發(fā)動機，最終1940年2月3日決定采用惠特爾的噴氣式發(fā)動機制造E.28/39戰(zhàn)斗機。而德國的漢斯·馮·奧海因在1935年申報了另一種離心式噴氣發(fā)動機概念的專利，并在1936年獲得恩斯特·亨克爾的支持，使用亨克爾的設備、工程團隊和資金來制造發(fā)動機，并在1939年完成了He-178原型機的制造并于當年完成首飛，比弗蘭克·惠特爾的飛機早了一年，后者在1941年才實現(xiàn)首飛。
在He-178成功首飛后，德國官方要求容克斯、梅賽德斯-奔馳集團、寶馬等發(fā)動機制造商生產渦輪噴氣發(fā)動機，最終只有容克斯和寶馬的渦噴發(fā)動機真正投入生產。容克斯公司的奧地利發(fā)動機專家安塞爾姆·弗蘭茨實際并沒有跟隨奧海因的離心式噴氣發(fā)動機，而是采用了軸流式的設計方案。由于軸流式渦噴發(fā)動機對材料和生產工藝要求高，因此為了盡可能保證順利研發(fā)，弗蘭茨在發(fā)動機的其他設計上盡可能簡單來降低復雜性。在1942年，容克斯公司終于研發(fā)出Jumo 004渦噴發(fā)動機，并最終在1944年實現(xiàn)量產。Me-262實際裝備的是Jumo 004B-1型發(fā)動機，推力907公斤，后續(xù)容克斯公司還研發(fā)了世界第一臺配備加力燃燒器的渦輪噴氣發(fā)動機Jumo 004E型，推力增加到1197公斤。寶馬公司也同樣走軸流式渦噴發(fā)動機的技術路線，先后研制成功推力790公斤的BMW003發(fā)動機和推力2940公斤的BMW008發(fā)動機。但并沒有實現(xiàn)大規(guī)模量產和裝機服役。
英國羅羅公司在1941年將惠特爾發(fā)動機的研發(fā)工作接管，開始進行大量的改進和研究工作。1943年羅羅公司推出了他們的第一臺產品：威蘭德離心式發(fā)動機。推力達到771公斤。裝備兩臺威蘭德發(fā)動機的“流星”（Meteor）戰(zhàn)斗機在1944年5月開始服役。這是第二次世界大戰(zhàn)中盟國唯一參戰(zhàn)的噴氣式戰(zhàn)斗機。羅羅公司后續(xù)又在威蘭德發(fā)動機基礎上開發(fā)出“德溫特”和“尼恩”兩種離心式渦噴發(fā)動機，后者推力已經達到2267公斤。
英國和德國的噴氣發(fā)動機技術在戰(zhàn)爭中迅速擴散到其他國家。第二次世界大戰(zhàn)結束，蘇聯(lián)就開始利用繳獲的資料和設備，在德國技術人員的幫助下，仿制德國的Jumo 004和BMW渦噴發(fā)動機，并分別命名為RD-10（PД-10）和RD-20（PД-20）。1946年4月，這兩種發(fā)動機分別裝在米格-9戰(zhàn)斗機和米格-15戰(zhàn)斗機上試飛成功，蘇聯(lián)從此擁有了自己的噴氣式戰(zhàn)斗機。1947年，蘇聯(lián)通過貿易談判從英國購買了25臺“尼恩”發(fā)動機和30臺“德溫特”發(fā)動機，便立即著手仿制。“尼恩”發(fā)動機由克里莫夫設計局仿制成功，命名為RD-45（PД-45）；“德溫特”發(fā)動機由米庫林設計局仿制成功，定名為RD-500（PД-500）。1949年RD-45發(fā)動機開始批量生產，裝備米格-15。
1941年5月英國的E28/39試飛成功后，美國專門派代表團參觀并與英國簽訂了仿制惠特爾離心式發(fā)動機的合同。1942年通用電氣成功仿制惠特爾離心式發(fā)動機，命名為I-A發(fā)動機。1944年通用電氣公司研制出改進的I-40發(fā)動機。1944年4月通用電氣公司決定開發(fā)J35型軸流式渦噴發(fā)動機。在第二次世界大戰(zhàn)結束后的1946年，美國又在吸收德國專家技術的基礎上研制推力達到2600公斤級別的J47渦噴發(fā)動機，最終裝備F-86A戰(zhàn)機。
此外，研制BMW003軸流式發(fā)動機的德國專家奧斯特里希博士，則在二戰(zhàn)后為法國工作，在1945年10月研制成功 ATAR 101發(fā)動機，其技術來源就是BMW軸流式發(fā)動機，但是推力達到2700公斤。1946年法國斯奈克瑪公司工廠開始生產 ATAR 101發(fā)動機，并開始裝備法國國產的作戰(zhàn)飛機。
20世紀40年代初到70年代初30年間，是渦輪噴氣發(fā)動機大發(fā)展時期。推力范圍覆蓋幾百公斤到十幾噸，美英蘇法各國渦噴發(fā)動機型號繁多超過數(shù)十種，型號應用范圍也十分廣泛。在渦噴發(fā)動機的推動下，作戰(zhàn)飛機的速度逐步突破螺旋槳活塞發(fā)動機的上限、音速甚至達到3倍音速。1974年9月美國SR-71飛機創(chuàng)造了時速3666公里的最快飛行紀錄，使用了2臺加力推力達到14噸的J58渦噴發(fā)動機。但是渦噴發(fā)動機存在低速下效率較低、低速下耗油量大的缺點，使飛機的航程變得很短。
渦扇發(fā)動機
在20世紀30年代就有人開始研究渦輪風扇發(fā)動機。當時英國工程師艾倫·阿諾德·格里菲斯就提出了渦扇發(fā)動機的設計，而弗蘭克·惠特爾也提出過渦扇發(fā)動機的方案，但是由于戰(zhàn)爭和技術條件的原因，這些設想還無法實現(xiàn)。1946年英國羅爾斯·羅伊斯公司開始研究渦扇發(fā)動機，并在1952年7月制造完成世界上第一臺實用化渦扇發(fā)動機——RB.80“康威”（Conway），首次運行推力達到4535公斤。“康威”系列發(fā)動機的最終型號 RCo.42推力已經達到9185公斤。在英國渦扇發(fā)動機研發(fā)成功后，美蘇在20世紀60年代也立刻研制出類似的產品，美國普·惠公司通過改進J57渦噴發(fā)動機，研發(fā)了JT3D-1渦扇發(fā)動機，耗油率噪聲顯著下降。而通用電氣則是把J79單轉子渦噴發(fā)動機改為渦輪后風扇發(fā)動機CJ805-21。蘇聯(lián)研發(fā)渦扇發(fā)動機比美國早一些，在1955年就開始設計Д-20P等渦扇發(fā)動機，并在1960年投入使用。
在“康威”發(fā)動機之后，英國羅·羅公司于上世紀50年代末開始設計“斯貝”渦扇發(fā)動機。“斯貝”于1959 年7月開始設計，1960年開始首次臺架試車，1961年10月試飛，1962年7月進行了 150小時持久試車，按照推力大小可分為4500公斤、5400公斤、6800公斤3個推力等級。其中，民用發(fā)動機的主要型號有МK505、 МK506等型號，而軍用發(fā)動機主要有MK101, MK202等。“斯貝”MK202用于英國引進的F-4K/M “鬼怪”式戰(zhàn)斗機。
1958年，美國普·惠公司開始為道格拉斯飛機公司的民航客機研制基于JT8D渦扇發(fā)動機的JT10A發(fā)動機，但是后來客機項目下馬。1960年，美國海軍開始選擇JT10A渦輪風扇發(fā)動機，但后續(xù)項目又被取消。最終在1961年美國空軍的F-111戰(zhàn)斗轟炸機選擇了JT10A渦扇發(fā)動機作為動力，型號變?yōu)門F-30，而且還增加了加力燃燒器。TF30是是世界上第一種量產的帶加力的渦扇發(fā)動機，為F-111和F-14A戰(zhàn)機提供動力，最大加力推力達到11.3噸。
斯貝和TF30的涵道比都屬中等，分別為0.62和 0.9。這兩型發(fā)動機在服役中顯示的特點是綜合性能好，航程和中低空性能方面表現(xiàn)良好，但是增壓比及推力等級和渦噴發(fā)動機相比并不突出，而且加力耗油率仍然較高。在發(fā)動機的推重比上，這兩型渦輪風扇發(fā)動機也并不占優(yōu)勢，處于5-6的水平。
高涵道比發(fā)動機
在20世紀60年代末70年代初，航空遠程客運貨運量劇增，同時石油價格猛漲，因此增加推力同時減低油耗和噪音就成為民用航空發(fā)動機的重點發(fā)展方向。而實現(xiàn)上述目標就要靠發(fā)展高增壓比、高渦輪前燃氣溫度和高涵道比的新型渦扇發(fā)動機。涵道比的增大使推進效率提高，總壓比增大使熱效率提高、耗油率下降。
普惠公司的 JT9D、通用電氣的CF6-6、 羅·羅公司的RB211-22B，分別于1970年、1971年與 1972 年投入使用，屬于第一代高涵道比渦扇發(fā)動機。這一批大涵道比渦扇發(fā)動機的涵道比約為5:1， 總壓比約為24:1，推力為18噸左右。20世紀80年代普惠公司的PW4000、通用電氣公司的CF6-80C2、羅羅公司的RB211-524D，涵道比沒有明顯變化，但是但總壓比增加到 28-32:1，耗油率有明顯降低，推力增加到23-28噸。而20世紀90年代出現(xiàn)的PW4168、CF6-80E1與達 700發(fā)動機，涵道比提高到6-8∶1，總壓比增加較大達到34-40∶1，因此耗油率比上一時期又有明顯降低。推力增加到30-40噸。
第三代軍用渦扇發(fā)動機
高增壓比、高渦輪前燃氣溫度和高涵道比民用渦扇發(fā)動機的發(fā)展，也帶動了軍用航空發(fā)動機的發(fā)展，特別是戰(zhàn)斗機使用的加力式渦扇發(fā)動機。自1973年美國普惠公司研制成功第1臺推重比8一級渦扇發(fā)動機F100以來?，通用電氣的F404、F110、西歐三國的RB19、法國的M53、俄羅斯的rd-33（PД-33）和AL-31F（АЛ-31Φ）相繼問世。除法國的M53為單轉子渦噴發(fā)動機外（推重比只有6.56），其余均為雙轉子或三轉子渦扇發(fā)動機?，推重比為7.5-8?，渦輪前燃氣溫度為1600~1700K。這類第三代發(fā)動機改進的主要方向是改善可靠性和耐久性、增大推力、提高推重比。
第四代軍用渦扇發(fā)動機
第五代戰(zhàn)斗機是美國在美蘇冷戰(zhàn)對抗時期開始研制的。第五代戰(zhàn)斗機對發(fā)動機的主要技術要求包括：(1)推重比達到10以上；(2)應滿足飛機具有超聲速巡航能力，即要求發(fā)動機不開加力時的最大推力要盡可能大；(3) 為飛機提供短距起降和過失速機動能力(采用推力向量噴管)；(4) 有良好的隱身能力，發(fā)動機的紅外和雷達反射信號特征小；(5)采用雙余度全權限數(shù)字電子控制(FADEC); (6)與F-22戰(zhàn)斗機用的發(fā)動機相比，零件數(shù)量減少；(7)壽命期費用降低約25%~30%。
F119-PW-100發(fā)動機是普惠公司為F-22研制的雙轉子加力式渦扇發(fā)動機，具有高推重比、小涵道比、高渦輪進口溫度和高節(jié)流比等特點，是第五代戰(zhàn)斗機發(fā)動機的典型代表，也是當今世界最先進的航空發(fā)動機之一。F119發(fā)動機采用了風扇/壓氣機/渦輪三維計算流體力學等設計技術（風扇寬弦無凸肩葉片，壓氣機寬弦高負荷轉子葉片，風扇/壓氣機弓形靜子葉片，渦輪高負荷轉子葉片）、整體葉盤結構轉子和浮動壁燃燒室等先進結構、高強度阻燃鈦合金（壓氣機靜子、加力燃燒室和噴管）和單晶材料等新穎的材料，使得F119發(fā)動機達到了很高的性能。
F135發(fā)動機是F119發(fā)動機的衍生型，用于F-35戰(zhàn)斗機戰(zhàn)機。該發(fā)動機的3級風扇采用超中等展弦比、前掠葉片、線性摩擦焊的整體葉盤和失諧技術。在保持原風扇的高級壓比、高效率、大喘振裕度和輕質量的同時，將風扇的截面面積增加了10％～20％，6級壓氣機與 F119發(fā)動機的基本相同。燃燒室在 F119發(fā)動機浮動壁燃燒室的基礎上，采用了高燃油空氣比燃燒室技術，滿足了效率目標。F-135發(fā)動機的高、低壓渦輪采用對轉結構“超冷”高壓渦輪，轉子葉片和導流葉片采用計算流體力學（CFD）方法設計，能夠明顯提高工作溫度。低壓渦輪增加1級變?yōu)?級以適應增大的風扇。噴管由 F119發(fā)動機的二元推力俯仰向量噴管變?yōu)檩S對稱噴管，此外還采用了先進涂層、先進的預診和狀態(tài)監(jiān)控技術等。
工作原理
活塞發(fā)動機
活塞式發(fā)動機是依靠活塞在汽缸中的往復運動使氣體工質完成熱力循環(huán)，并將燃料的化學能轉化為機械功，通常由汽缸、活塞、進/排氣閥、連桿和曲軸組成。活塞在汽缸內的往復運動距離為沖程。絕大多數(shù)的航空活塞式發(fā)動機采用四個沖程的奧托循環(huán)：第一是進氣沖程，活塞下移，進氣門打開，排氣門關閉，新鮮的汽油和空氣的混合氣被吸入汽缸。壓縮沖程混合氣在點火燃燒之前必 須進行壓縮，使氣體的壓力和溫度升高。 這樣可以加快燃燒速度，提高做功能力。 第二是壓縮沖程，活塞上移壓縮混合氣體。活塞式發(fā)動機的壓縮比為5~8。壓縮比越大，發(fā)動機效率越高。第三是膨脹沖程，混合氣體被點燃，推動活塞向下移動，推動曲軸機構做功，第四是排氣沖程，排氣門打開，廢氣排出。然后，排氣門關閉，進氣門打開， 活塞又向下移動，開始一個新的循環(huán)。
活塞式發(fā)動機只能提供軸功率，還要通過空氣螺旋槳式旋翼將活塞氣缸驅動的軸功率轉化為飛機的推力或拉力。由于發(fā)動機轉速比空氣螺旋槳或旋轉速大得多，所以要通過減速器減速。空氣螺旋槳的工作原理是當螺旋槳旋轉時，將空氣推向后方，按照牛頓第三運動定律，槳葉用力把空氣 推向后方，空氣必將給槳葉施加一個大小相等、方向相反的力。這就產生了推力或拉力。槳葉實際可看作高速旋轉的“機翼”，每一個槳葉在空氣中高速運動 ，會產生一個力。它可以分解為沿飛行方向的分力和在旋轉面上但與旋轉方向相反的分力。各槳葉向前分力之和就是螺旋槳的拉力，各剖面上分力之和就是螺旋槳的阻力，要由發(fā)動機來克服。
渦噴發(fā)動機
渦噴發(fā)動機工作時，空氣由進氣道進入壓氣機，壓氣機對流進的空氣進行增壓, 增壓的程度即稱為壓氣機的增壓比。增壓比是渦輪噴氣發(fā)動機中影響性能好壞的一個重要循環(huán)參數(shù)。增壓后的高壓空氣進入燃燒室，與由噴油嘴噴入的燃油 (航空煤油)摻混后燃燒，燃燒后的高溫燃氣由燃燒室流出，進入渦輪。燃燒室出口的燃氣溫度即渦輪進口的燃氣溫度，是發(fā)動 機中又一重要參數(shù)。此溫度越高， 發(fā)動機性能越好，但它卻受到渦輪葉片材料的耐溫性能及渦輪葉片的冷卻技術的限制，因此根據(jù)發(fā)動機渦輪前溫度的高低就能評定發(fā)動機的性能水平，同時也能評定渦輪工作葉片材料及冷卻技術的水平。高溫、高壓燃氣在渦輪中膨脹作功，使渦輪轉子高速旋轉并產生極大的功率以驅動壓氣機高速旋轉。燃氣的能量在渦輪中并未完全膨脹，表現(xiàn)在渦輪出口的燃氣還有一定壓力及溫度。燃氣在尾噴管中繼續(xù)膨脹，以高溫高速排出。根據(jù)牛頓動量定律，氣流流過發(fā)動機時，速度大幅度增加，相當發(fā)動機給這股氣 流一個向后的力，由牛頓第三運動定律這股氣流就給發(fā)動機一個向前的反作用力，這就是渦噴發(fā)動機的推力。和活塞發(fā)動機相比，渦噴發(fā)動機是直接排出氣體，直接作用于發(fā)動機，而活塞發(fā)動機是燃燒氣體作用于曲軸驅動螺旋槳，效率有很大差別。
渦扇發(fā)動機
渦輪風扇發(fā)動機與渦噴發(fā)動機看起來十分相像，主要差別在于它的低壓壓氣機的葉片加長成了風扇，并在其后方加一個外涵道(或同心機匣)。與渦噴發(fā)動機比較，在燃氣發(fā)生器相同的條件下，渦扇發(fā)動機的空氣流量大，排氣速度低，因而推進效率高，耗油率低。因此，高涵道比渦扇發(fā)動機很適合作為高亞聲速旅客機和戰(zhàn)略運輸機的動力。如果涵道比小但增加了加力燃燒室，外涵道中新鮮空氣多，可以噴入更多的燃油燃燒，加力推力增加多，適合超聲速戰(zhàn)斗機作戰(zhàn)。飛機在亞音速巡航時不開加力，耗油率低，航程或續(xù)航時間長，但是在起飛、爬升、加速和高速飛行時打開加力，同樣可獲得很好的性能。
渦槳發(fā)動機
渦輪螺旋槳發(fā)動機（簡稱渦槳發(fā)動機）由螺旋槳和燃氣發(fā)生器組成，和渦輪噴氣發(fā)動機主要部件都是一樣的，有進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪和尾噴管，工作原理也大致相同，但渦槳發(fā)動機靠尾部的動力渦輪，把燃氣發(fā)生器出口燃氣中的大部分可用能量轉變成軸功率，通過一根帶減速器的前輸出軸驅動螺旋槳。渦槳發(fā)動機的拉力(或推力)主要 靠螺旋槳產生，噴管中的排氣流產生的直接反作用推力只占總推力的5% ~10%。
渦軸發(fā)動機
渦軸發(fā)動機的工作原理和結構與渦槳發(fā)動機類似，不過它的動力渦輪功率輸出用來驅動直升機旋翼和尾槳。動力渦輪的軸根據(jù)驅動形式可分為定軸式和自由渦輪式兩類；按照輸出方向分為兩類: 由壓氣機前伸出的稱為前輸出軸，由渦輪后伸出的則稱為后輸出軸；從燃氣發(fā)生器的轉子數(shù)目分類，也可分為單轉子渦軸發(fā)動機和雙轉子渦軸發(fā)動機。由于渦軸燃氣發(fā)生器的轉速每分鐘超過數(shù)萬轉，而直升機使用的螺旋槳每分鐘最多不超過2500轉，因此需要減速器來降速，這是渦軸渦槳類發(fā)動機的關鍵部件。
槳扇發(fā)動機
渦輪風扇發(fā)動機涵道比越高，空氣流量越大，耗油率越低，而槳扇發(fā)動機就是一種把渦扇外涵道機匣取消的、超高涵道比的特殊螺旋槳渦扇發(fā)動機，涵道比可達到25-60。為了適應高轉速和高亞音速下的飛行，沒有外涵道機匣的螺旋槳不同于一般的螺旋槳，需要設計成葉片數(shù)目多、寬而薄，有大的后掠角，葉片數(shù)目多，槳葉直徑也較小。在飛行時，不但有高溫高壓的燃氣流過渦輪被排出，產生一部分推力，而且高速運行的外槳葉還在超大的外涵道部分推動了大量空氣向后流動，從而產生了主要的推力。
電動發(fā)動機
電動飛機采用電動力驅動的螺旋槳或涵道風扇作為推進器，為飛機提供推力。驅動電動機可采用交流同步電動機、永磁同步電動機、無刷直流電動機等類型電機。采用螺旋槳、涵道風扇與電動機一體化優(yōu)化設計技術。電推進技術通過高功率密度電動機帶動涵道風扇或螺旋槳，為飛機提供部分或全部飛行推力，有效解決傳統(tǒng)飛機推進系統(tǒng)帶來的噪聲和污染排放問題。
沖壓發(fā)動機
沖壓式噴氣發(fā)動機由進氣道(擴壓器)、燃燒室和尾噴管組成。它利用飛行器高速飛行時，迎面氣流進入發(fā)動機后減速增壓并達到一定數(shù)值，直接進入燃燒室噴油燃燒，從燃燒室出來的高溫高壓燃 氣直接進入尾噴管膨脹加速向后噴出，產生反作用推力。由于沒有壓氣機，因而也不需要渦輪，所以這種發(fā)動機的熱效率高、結構簡單、重量輕、成本低。但其缺點是不能在靜止狀態(tài)或低速下起動，需要用其他助推器使航空器達到一定速度后才能起動并開始有效工作。
分類
按照工作原理分：可分為直接反作用推進航空發(fā)動機和間接反作用推進航空發(fā)動機。直接反作用推進發(fā)動機包括渦噴發(fā)動機、渦輪風扇發(fā)動機、沖壓噴氣發(fā)動機，渦噴沖壓組合發(fā)動機、火箭發(fā)動機；間接反作用推進發(fā)動機包括活塞發(fā)動機、渦槳發(fā)動機、渦軸發(fā)動機、槳扇發(fā)動機和電動發(fā)動機。
按照吸入工質劃分：可分為吸空氣發(fā)動機和非吸空氣發(fā)動機。非吸空氣發(fā)動機包括電動發(fā)動機和火箭發(fā)動機，其余均為吸空氣發(fā)動機。
按照時代來劃分：可分為傳統(tǒng)航空發(fā)動機和新概念航空發(fā)動機。傳統(tǒng)航空發(fā)動機包括活塞式發(fā)動機、噴氣發(fā)動機，新概念發(fā)動機包括脈沖爆震發(fā)動機、多核心機發(fā)動機、組合發(fā)動機，太陽能發(fā)動機、微波電動發(fā)動機以及電致伸肌動力發(fā)動機等。
關鍵組件及其制造技術
渦噴發(fā)動機
燃燒室
在渦噴發(fā)動機誕生初期，燃燒室是導致發(fā)動機能否研發(fā)成功的一個關鍵組件。因為壓氣機的出口速度，也就是燃燒室的進口速度超過每秒100米以上，因此在高風速下點火穩(wěn)定燃燒，在極短時間內讓油料空氣混合氣體充分燃燒，而且還能讓渦輪承受燃燒的壓力，這是發(fā)動機設計者必須考慮的問題。針對穩(wěn)定燃燒的問題，是通過在燃燒室中設置燃燒碗或者擾流器來形成人工旋風來穩(wěn)定住火焰，其次發(fā)明燃油噴霧器來細化或者霧化燃油顆粒。第三是設計特殊的雙層結構，來引導和調整空氣量的分配進行摻混，既保證一部分空氣充分燃燒，同時用來另一部分空氣來冷卻、摻混和稀釋高溫燃氣 ，使其溫度降到渦輪材料能夠承受的程度。現(xiàn)在主流的渦噴發(fā)動機燃燒室包括環(huán)管燃燒室、環(huán)形燃燒室以及雙環(huán)腔燃燒室等結構方案。
為了增加渦噴發(fā)動機的推力實現(xiàn)超音速飛行，后續(xù)渦輪后方又增加了加力燃燒室。加力燃燒室結構是通過設計V型槽來實現(xiàn)人工設計的龍卷風，在速氣流中構成了穩(wěn)定的火源，復燃加溫后的氣流最后自噴管以更高的速度噴射出去，產生更大的加力推力。加力燃燒室的設計難點是容易發(fā)生振蕩燃燒現(xiàn)象，能迅速導致發(fā)動機損壞，解決的辦法是在加力燃燒室的內壁設置一個有很多不同直徑小孔的襯套。
目前新一代的燃燒室已經向沖擊-對流-氣膜復合冷卻的浮壁式構造發(fā)展，涉及到一系列的高精度制造和加工技術，包括激光打孔、電子束焊接等。此外增材制造技術也已經應用到燃料空氣組合噴嘴制造、燃燒室整體制造加工、燃燒室新型結構組件制造等領域，能更好的融合融合金屬與非金屬材料，提升燃燒室的綜合性能。
壓氣機
壓氣機是向氣體傳輸機械能、完成發(fā)動機熱力循環(huán)中氣體工質壓縮過程，以提高氣體壓力的機械裝置，是渦輪噴氣發(fā)動機的一個重要部件。其主要作用是：將進入發(fā)動機的空氣壓力提高，為燃燒室提供高壓空氣，以提高發(fā)動機熱力循環(huán)的效率。目前降低軸流式渦噴發(fā)動機油耗的最有效辦法，就是提高壓氣機的總增壓比，即增加壓氣機的級數(shù)。但是高增壓比會導致壓氣機發(fā)生喘振。這是一種高振幅的壓力振蕩現(xiàn)象，會導致壓力發(fā)生劇烈震動，出口壓力急速下降，渦輪后的溫度突然升高，嚴重時會燒壞渦輪并損壞發(fā)動機。解決辦法是在設計上壓氣機有一定的喘振邊界和喘振裕度，此外一般在壓氣機中間級處設置放氣口，或采用多排可調靜子葉片(即改變靜子葉片的安裝角)，或將壓氣機做成兩個轉速不同的轉子等措施來改變流道的流通能力，擴大其穩(wěn)定工作范圍。
壓氣機工作時，轉子轉速一般達到每分鐘10000轉以上，產生很大的離心力。輪盤除承受本身的離心力外，還要承受工作葉片傳來的離心力，因此輪盤的工作條件比葉片苛刻得多。要保證工作葉片、 輪盤有足夠的強度，對溫度低于400攝氏度的前幾級工作葉片與輪盤均用比重較小的鈦合金來制造，以減輕重量，而后幾級工作葉片和輪盤都要用能耐高溫的合金鋼或高溫合金制成。
渦扇發(fā)動機
高增壓比壓氣機
從20世紀60年代開始，無論是軍用還是民用渦扇發(fā)動機，壓氣機的總增壓比和平均增壓比不斷升高，其帶來了一系列新的問題，諸如喘振裕度變小、工作效率降低等。因此必須采取一系列的新措施或新技術，確保壓氣機的喘振裕度和效率不降并有所提高。這些技術包括風扇可變彎度進口導葉、雙轉子或三轉子軸承、高壓前四排靜子可調、出口串列葉柵、機匣處理等。
壓氣機葉片是航空發(fā)動機的核心零件，其制造品質直接影響著發(fā)動機的服役性能和壽命。隨著壓氣機增壓比不斷提高，葉片結構更趨復雜，其尺寸更大、材料更難加工、精度要求更高。新結構、新材料的采用對葉片制造技術提出了更苛刻的要求。壓氣機葉片制造的關鍵技術包括葉片高效精密加工專用工裝設計與制造、葉片加工過程顫振與變形控制技術、葉片高速切削技術、葉片的自適應加工技術、葉片高效精密數(shù)控加工專用工藝軟件系統(tǒng)、葉片自動化和智能化生產線技術。
渦輪軸承座是航空發(fā)動機的主要承力部件之一。其主要功能是支撐發(fā)動機轉子軸承安全穩(wěn)定運轉，工作時需要承受高溫差及高應力載荷。隨著航空發(fā)動機性能提升的需求，整機減重的一個重要方法就是采用耐高溫鈦合金材料制造軸承座。而增材制造技術對軸承相關件的制造工藝主要集中通過專用金屬粉末對軸承、軸承座進行激光 增材技術修復，以實現(xiàn)報廢品的再生制造能力，節(jié)約了成本并縮短維修時間。
高涵道比風扇葉片
目前主流的商用大飛機均采用高涵道比發(fā)動機，其風扇一般直徑超過2米以上，空氣流量巨大，因此現(xiàn)役和正在研發(fā)航空發(fā)動機均采用寬弦空心風扇葉片。寬弦空心風扇葉片最早由英國和美國等國家的航空發(fā)動機公司提出，弦長的增加避免了窄弦葉片凸肩帶來的效率損失，同時提高了耐疲勞性能及抗外物損傷能力。目前航空發(fā)動機風扇葉片主要包含鈦合金和復合材料兩類材料，鈦合金寬弦空心風扇葉片是典型的空心加強結構零件，要求具備完整的空心減重結構及準確 的外部氣動掠形結構，成形工藝復雜，其制造綜合運用了擴散連接/熱成形以及數(shù)控加工、無損檢測等組合工藝技術，此種組合成形工藝技術可以充分發(fā)揮鈦合金成形復雜構件控形、控性的優(yōu)勢。相比復合材料，金屬材料裂紋擴展的延緩性相較于復合材料仍是一大優(yōu)勢。
渦輪葉片
渦扇發(fā)動機的一個重要指標就是渦輪前溫度，因為渦輪前溫度越高，流過發(fā)動機的每千克空氣產生的功越多，推力也就越大。提高渦輪前溫度有兩條途徑，一是使用新的耐高溫堅固材料在制造渦輪葉片，二是在渦輪葉片結構設計上適應渦輪的嚴酷工作條件，例如采用各種冷卻技術。從材料上來說，典型的第三代渦扇發(fā)動機多采用第一代單晶和定向合金，而F119、F135渦輪扇發(fā)動機等第四代發(fā)動機則使用第二代單晶合金，未來的第五代發(fā)動機渦輪前溫度將達到2200K，將使用第三代單晶合金以及金屬間化合物。而從設計上來看，主要是在葉片上采用各種冷卻技術，例如第三代渦扇發(fā)動機的渦輪葉片為氣膜冷卻，也就是在葉片上設計小孔或者長槽，讓冷卻氣流在葉片表面形成低溫氣膜。F-119等第四代發(fā)動機則使用復合冷卻結構，就是同時采用沖擊冷卻、氣膜冷卻、對流冷卻等多種技術。未來渦輪葉片將采用雙層壁超冷或者鑄冷渦輪葉片技術。
現(xiàn)在制造渦輪葉片的技術一般采用熔模鑄造等精密鑄造工藝，其特點是制成零件精度高，表面粗糙度可達普通機械加工達到的水平，可制作非常薄且復雜的葉片零件。此外渦輪葉片的熔模制造還需要對葉片凝固過程進行控制，獲得平行于葉片軸向的單晶組織，那么可以提高葉片的壽命和工作溫度。先進高效冷卻葉片制造十分復雜了，繼續(xù)提高鑄造水平難度非常大的，因此更多的是改善葉片自身的材質。近期3D打印技術（或稱為“增材制造”技術），又成為渦輪葉片的一種新加工技術。這是一種“自下而上”材料累加的制造方法。傳統(tǒng)的渦輪葉片制造工藝大部分是通過制造模具后脫模澆鑄成型，或者通過擠壓、模壓成型，其對材料的要求、幾何圖形的尺寸要求都十分高。而與傳統(tǒng)的渦輪葉片制造工藝相比，3D打印技術在渦輪葉片的材料、質量、生產周期和生產成本等方面都具有明顯優(yōu)勢。
推力矢量噴管
傳統(tǒng)噴氣發(fā)動機只能提供向前的推力，飛機的機動性和操縱性由氣動舵面來控制。而推力矢量發(fā)動機的噴管可具有操縱飛機的偏航、俯仰、橫滾等能力，使飛機的機動性、敏捷性大幅度提高，同時減少飛機的氣動舵面，減小尾翼從而減少阻力。另外飛機的短距起降能力也涉及到推力矢量噴管技術。目前推力矢量噴管包括二元推力矢量噴管、軸對稱推力矢量噴管和球面收斂調節(jié)片推力矢量噴管。短距垂直起降固定翼飛機使用的矢量噴管包括轉向噴管和3軸承偏轉噴管。
向量噴管通過可動部件實現(xiàn)噴氣力矩的偏轉，且噴管工作在高溫環(huán)境中，因此涉及到噴管的密封、冷卻及質量減輕技術的研究。矢量噴管一般安裝在發(fā)動機加力燃燒室后面，噴管在熱燃氣環(huán)境中應保證結構的完整性，避免高溫燃氣泄漏造成火災；另一方面，良好的密封性能可減少噴管漏氣造成的推力損失。噴管的密封系統(tǒng)要克服高溫環(huán)境下溫度對密封件的熱載荷，保證旋轉件與固定件間的最小間隙。噴管的冷卻技術，則是采用氣膜冷卻方式從發(fā)動機冷流部件引出冷卻氣流對噴管壁面進行冷卻，防止局部溫度過高使噴管發(fā)生形變。減重技術則是使用陶瓷、碳-碳復合材料來建造高溫輕質量噴管。
全權數(shù)字電子控制系統(tǒng)
70年代中期以微電子技術為基礎，使得發(fā)動機采用數(shù)字式電子調節(jié)器成 為可能。所謂數(shù)字式電子調節(jié)器就是用數(shù)字機(微處理器)完成有關發(fā)動機的信息采集和計算以及控制相關的執(zhí)行機構。采用數(shù)字式電子控制器的典型發(fā)動機有 F100、F404、F110 等。數(shù)字式電子控制器還都保留部分液壓機械式控制，只是部分功能的電子控制。到了80年 代，數(shù)字電子控制器逐漸成熟，出現(xiàn)了全功能數(shù)字電子控制器或系統(tǒng)，也稱為全權數(shù)字電子控制(FADEC)系統(tǒng)。全權數(shù)字電子控制系統(tǒng)能實現(xiàn)充分開發(fā)發(fā)動機在起飛、爬高、加速、巡航等各種模式下的最大潛能，在故障發(fā)生時盡可能保證發(fā)動機還能正常工作，能通過信息交換實現(xiàn)飛行/推進/火力綜合控制。
全功能數(shù)字電子控制的研制技術涉及軟硬兩個方面。軟件是開發(fā)全功能數(shù)字電子控制的靈魂，提高可靠性是控制軟件的關鍵。一般是基于模型進行控制與軟件開發(fā)，涉及模型構建、仿真驗證、模型變更、設計報告生成和軟件符合性測試驗收等技術。而從硬件上看，全功能數(shù)字電子控制系統(tǒng)并不是僅僅把功能復雜的微型計算機裝置裝到發(fā)動機上就可使用，因為它的工作環(huán)境異常惡劣，因此需要進行專門的強度和耐熱設計，能通過振動、沖擊、持續(xù)加速度、高低溫、高低壓、電磁干擾、淋雨、雷擊、沙塵、濕熱、鹽霧、大氣污染和核輻射等的一系列 試驗項目。因此全功能數(shù)字電子控制系統(tǒng)采用特殊的接口插銷和襯墊，應用熱管、金屬導熱條、冷卻液等措施，專門進行冷卻和隔熱設計。相關的環(huán)境試驗必須在專門的高空艙中模擬高空條件進行上百次的試驗。
渦槳渦軸發(fā)動機
減速器
如果采用定軸式設計方式，中小型渦軸的燃氣發(fā)生器轉速可以達到達4萬-5萬轉/分，如果采用自由渦輪式設計的渦輪，動力渦輪的轉速也有2萬-4萬轉/分。而渦軸驅動的直升機旋翼轉速只有120-360轉/分，而渦槳發(fā)動機驅動的螺旋槳為800-2500轉/分，因此渦軸或渦槳發(fā)動機都帶有減速器來把輸出的高轉速降到推進器要求的低轉速，通常得有兩級減速器或多級減速器才能完成如此高的減速比。這種減速器的負荷重，結構復雜，制造成本高，它的重量一般相當于壓氣機和渦輪的總重，作為發(fā)動機整體的一個部件，在設計、制造和試驗中占有相當重要的地位。
減速器的制造技術要求很高，因為要能在尺寸小、重量輕的條件下，安全可靠地傳遞大功率。由于減速器全是采用齒輪傳動，因此加工要求非常高，齒距和齒形加工誤差在0.005到0.03毫米之間，為頭發(fā)絲直徑的十四分之一到二分之一。另外減速器的工作壽命也有要求，要能達到1500小時以上，甚至有的要達到6000小時。
燃氣發(fā)生器
渦槳/渦軸發(fā)動機尤其是中小型的渦槳/渦軸發(fā)動機的燃氣發(fā)生器，與追求高空高速和大推力級高推重比渦噴/渦輪風扇發(fā)動機有著很大的不同。在壓氣機上，渦槳/渦軸發(fā)動機采用離心式壓氣機或組合式壓氣機，只有少數(shù)大中型渦槳/渦軸發(fā)動機采用軸流式壓氣機。在燃燒室上，渦槳/渦軸發(fā)動機體積小，但是仍然要保證燃燒和燃燒完全，因此要保證火焰筒長度及截面積。在渦輪設計上，由于渦槳/渦軸發(fā)動機的渦輪尺寸更小，制造內部結構復雜的空心氣冷渦輪葉片就更加困難。
制造渦輪渦槳燃氣發(fā)生器，涉及薄壁零件加工、新型鈦合金、基合金等不同材料薄壁大尺寸焊接變形控制技術、先進的電子束焊、激光焊、自動弧焊、真空焊等焊接工藝。而渦輪盤葉輪制造采用桶形（錐鼓）銑刀寬行數(shù)銑、高速銑等工藝銑削葉片和輪轂型面。渦輪工作葉片制造采用精密鑄造毛坯工藝來解決內腔成型問題，而外部的氣膜孔加工將采用飛秒激光等高效加工技術。
發(fā)動機制造商及典型型號
美國普·惠公司
美國航空發(fā)動機專家弗雷德里克·倫奇勒在1925年通過機床制造商普拉特·惠特尼的資助，成立了新的普拉特·惠特尼發(fā)動機公司，在1926年推出的第一款產品R-1340“黃蜂”星形氣冷活塞發(fā)動機就獲得了成功。戰(zhàn)后普·惠公司憑借J57發(fā)動機在渦噴發(fā)動機競爭中脫穎而出，1952年的B-52轟炸機 和后來的空軍F-100、F-101戰(zhàn)斗機、 F-102戰(zhàn)斗機和海軍 A3D、F4D 和 F-8戰(zhàn)斗機 飛機都使用J57發(fā)動機。J58的開發(fā)讓SR-71偵察機飛行速度超過3馬赫。普·惠后續(xù)提供了一系列軍用渦輪風扇發(fā)動機，包括F-111戰(zhàn)斗轟炸機 中的 TF30；F-15戰(zhàn)斗機 和 F-16戰(zhàn)斗機中的F100；F-22戰(zhàn)斗機 中的 F119和F-35戰(zhàn)斗機系列中的F135渦輪扇發(fā)動機。普·惠公司對民用客機的大涵道比渦扇發(fā)動機也有貢獻，波音公司、道格拉斯和空客飛機上使用過普惠公司的 JT3、JT3D、JT4、JT8D、JT9D、PW2000、PW4000 和 PW6000發(fā)動機。
軍用型號：F-35使用的F135發(fā)動機、F-22使用的F119發(fā)動機、C-17運輸機使用的F117發(fā)動機、F-15和F-16使用的F100發(fā)動機、KC-46加油機使用的PW4062/F139發(fā)動機、B-52轟炸機和E-3空中預警機預警機使用的TF33發(fā)動機。
民用型號：普·惠GTF發(fā)動機、V2500發(fā)動機、GP7200發(fā)動機、PW4000系列發(fā)動機、PW2000系列發(fā)動機、JT8D發(fā)動機、JT9D發(fā)動機
美國通用電氣公司
1917年，美國通用電氣公司（GE）通過研制350馬力的渦輪增壓發(fā)動機，獲得了軍方的大量合同。正是通用電氣公司在渦輪機和渦輪增壓器方面的專業(yè)性，促使美國陸軍空軍決定選擇該公司來開發(fā)美國第一臺噴氣發(fā)動機。通用電氣公司研制了美國第一臺噴氣發(fā)動機、第一臺實現(xiàn)兩倍和三倍音速飛行的渦輪噴氣發(fā)動機，以及世界上第一臺投入使用的高涵道比渦輪風扇發(fā)動機。目前通用電氣公司的F110、F414都是美軍主力戰(zhàn)機的發(fā)動機，而GE還在開發(fā)下一代的軍用變循環(huán)發(fā)動機XA100和T901渦軸發(fā)動機。在民用領域，通用電氣公司通過CF6系列高涵道比渦扇發(fā)動機，進軍民用市場。2004年后通用電氣公司還為美國波音787和747-8新一代客機研制了取代CF6系列的GEnx高涵道比渦扇發(fā)動機。
軍用大飛機型號：CFM-56、F138
軍用戰(zhàn)斗機型號：F414、F404、F110、XA100
軍用渦軸型號：T408、T901、T700
民用大飛機型號：GEnx、GE90、CF-6、GE-9X、CFM-56、CFM LEAP、CF34-10
民用渦軸型號：CT7
英國羅爾斯·羅伊斯公司
1904年羅爾斯·羅伊斯公司成立。1914年第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，英國軍方要求羅爾斯·羅伊斯公司制造飛機發(fā)動機，該公司即推出了12缸的“老鷹”航空發(fā)動機。在第一次世界大戰(zhàn)中所有英國制造的飛機發(fā)動機中，羅爾斯·羅伊斯公司產量超過 60%。第二次世界大戰(zhàn)期間，羅爾斯·羅伊斯公司總共建造了16萬臺52個型號的“梅林”發(fā)動機，裝備“颶風”“噴火式戰(zhàn)斗機”戰(zhàn)斗機和蘭開斯特式轟炸機。二戰(zhàn)后羅爾斯·羅伊斯公司開始研發(fā)噴氣式發(fā)動機，并研制了世界上第一種實用化渦輪風扇發(fā)動機——RB.80“康威”（Conway）。1971年，羅爾斯·羅伊斯由于開發(fā)RB211大涵道比渦扇發(fā)動機陷入嚴重困難，導致美國提供2.5億美元擔保將該公司重組。羅爾斯·羅伊斯渡過難關后將RB211發(fā)動機持續(xù)完善，同時還推出了新的“湍達”（Trent）系列發(fā)動機。
民用大涵道比渦扇發(fā)動機型號：“湍達”XWB、“湍達”7000、“湍達”1000、“湍達”500、“湍達”700、“湍達”800、“湍達”900、RB211-524G/H &-T。
軍用型號：美國F35B聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機的升力風扇、EJ200渦扇發(fā)動機、RB199渦扇發(fā)動機、飛馬渦扇發(fā)動機、阿杜爾（Adour）小型渦扇發(fā)動機、AE 1107C渦軸發(fā)動機、CTS800渦軸發(fā)動機、MTR390渦軸發(fā)動機、M250渦軸發(fā)動機、AE 2100渦槳發(fā)動機、T56渦槳發(fā)動機、TP400-D6渦槳發(fā)動機、M250渦槳發(fā)動機、BR710小型渦輪風扇發(fā)動機、AE 3007小型渦扇發(fā)動機。
俄羅斯聯(lián)合發(fā)動機制造集團公司
弗拉基米爾·普京上臺后，推動俄羅斯發(fā)動機企業(yè)進行了第一輪整合，成立了 4 家控股公司。分別是“禮炮航空發(fā)動機聯(lián)合體”“留里卡-土星航空發(fā)動機聯(lián)合體”。第三個控股公司是在克里莫夫股份公司的基礎上，通過合并莫斯科的車爾尼雪夫工廠成立；第四個控股公司是在薩馬拉航空發(fā)動機制造中心的基礎上組建。2008 年，在俄羅斯聯(lián)邦政府的主持和推動下，又將這 4 家企業(yè)的國有股份整合在一起，成立了聯(lián)合發(fā)動機制造集團控股公司（ODK)。2013 年 7 月，聯(lián)合發(fā)動機制造集團控股公司更名為聯(lián)合發(fā)動機制造集團股份公司，下設軍機發(fā)動機部、民用飛機發(fā)動機部、直升機發(fā)動機部和燃氣輪機部。
民用型號：PD-14高涵道比渦輪風扇發(fā)動機、PS-90A高涵道比渦扇發(fā)動機、PS-90A-76高涵道比渦扇發(fā)動機、PS-90A1高涵道比渦扇發(fā)動機、PS-90A2高涵道比渦扇發(fā)動機、PS-90A3高涵道比渦扇發(fā)動機、D-30渦扇發(fā)動機、D-30KP渦扇發(fā)動機、D-30KU渦扇發(fā)動機、D-30KU-154渦扇發(fā)動機。
軍用型號：AL-31系列渦扇發(fā)動機、AL-41F-1S渦扇發(fā)動機、RD-33MK渦扇發(fā)動機, TRDD-50AT小型渦扇發(fā)動機、AI-222-25小型渦扇發(fā)動機。
中國航空發(fā)動機集團有限公司
中國航空發(fā)動機集團有限公司于2016年8月28日正式掛牌成立，由國務院國有資產監(jiān)督管理委員會、北京國有資本經營管理中心、中國航空工業(yè)集團有限公司、中國商用飛機有限責任公司共同出資組建，下轄27家直屬單位，擁有3家主板上市公司，現(xiàn)有職工7萬余人，擁有包括7名院士、200余名國家級專家學者。該公司要從事航空發(fā)動機、輔助動力、燃氣輪機、飛機和直升機傳動系統(tǒng)的研制、生產、維修和服務，從事航空材料及其它先進材料的研發(fā)與制造。中國航空發(fā)動機集團設計生產的渦噴、渦輪風扇發(fā)動機、渦軸、渦槳、活塞發(fā)動機廣泛配裝于各類軍民用飛機、直升機。
軍用渦扇發(fā)動機：太行發(fā)動機、“太行”發(fā)動機發(fā)展型。
民用渦扇發(fā)動機：CJ1000A發(fā)動機、CJ2000發(fā)動機。
渦噴發(fā)動機：昆侖發(fā)動機
渦軸發(fā)動機：渦軸-16、AES100發(fā)動機、“玉龍”發(fā)動機、渦軸8系列發(fā)動機。
渦槳發(fā)動機：AEP500發(fā)動機、AEP80發(fā)動機、渦槳-9發(fā)動機、渦槳-6發(fā)動機、渦槳-5發(fā)動機。
烏克蘭馬達西奇公司
烏克蘭馬達西奇公司的歷史可以追溯到1907年，當時該廠主要是生產機械工具。1915年，該廠被收購開始生產航空發(fā)動機。后續(xù)蘇聯(lián)軍隊使用的M-6、M11型沖鋒槍、M-22、M-85、M-86、M-87、M-88、ASh-82FN、ASh-62IR和AI-26V活塞發(fā)動機都是馬達西奇生產的。1953年，該公司開始生產RD-45和RD-500噴氣發(fā)動機。這標志著進入渦輪發(fā)動機生產時代。馬達西奇多種發(fā)動機都在蘇聯(lián)國內航空發(fā)動機制造業(yè)的發(fā)展中起到了重要作用，包括AI-20、AI-24、AI-25、 AI-25TL、AI-9、TV3-117、D-36、D-136、D-18T、TV3-117VMA-SBM1、AI9-3B、D-36 Series 4A、D-436 T1/TP、VK-2500等等，用于各種飛機和直升機。1995年開始，該公司轉制為"馬達西奇"股份公司。2022年5月，俄羅斯聯(lián)邦武裝力量稱使用高精度空基和海基遠程導彈摧毀了位于烏克蘭扎波羅熱市的馬達西奇工廠生產車間。2022年11月，烏克蘭總統(tǒng)弗拉基米爾·澤連斯基稱援引戰(zhàn)時法律直接接管馬達西奇等四家公司的所有資產。烏方稱這不是國有化，未來在軍事狀態(tài)（戒嚴令）結束時，公司資產可以歸還給其所有者或按其價值進行適當補償。
未來趨勢
自適應循環(huán)發(fā)動機
自適應循環(huán)發(fā)動機的特點是能根據(jù)飛機不同任務需求，通過改變多個可調幾何機構位置、并采用自適應控制技術，自動改變風扇、核心機流量和壓比，使發(fā)動機在包線內不同速度和高度點獲得最優(yōu)的性能，并與飛機的組合性能達到最佳。自適應發(fā)動機具有包線內綜合性能好、耗油量低且飛機航程長、進氣流量自動匹配、隱身性能好及有利于熱管理設計等優(yōu)勢。自適應發(fā)動機是變循環(huán)發(fā)動機的衍生，變循環(huán)發(fā)動機的研究在20世紀60年代開始，但是由于技術原因直到20世紀80年代進入實際研發(fā)階段。通用電氣研發(fā)了YF-23戰(zhàn)斗機使用的F120雙外涵變循環(huán)發(fā)動機，但是由于技術風險大而下馬。
在變循環(huán)發(fā)動機基礎上，美國從2007年繼續(xù)開展自適應循環(huán)發(fā)動機研發(fā)，至今經歷了自適應通用發(fā)動機技術(ADVENT)研究計劃、 自適應循環(huán)發(fā)動機技術發(fā)展(AETD)研究計劃以及自適應發(fā)動機過渡計劃(AETP)。目前美國通用電氣公司已完成了一臺全尺寸三外涵道可調自適應循環(huán)發(fā)動機原型機 XA100 的實驗測試。2022年7月，美空軍宣布將在2024財年確定F-35戰(zhàn)斗機發(fā)動機升級計劃，待選方案包括GE公司的XA100自適應循環(huán)發(fā)動機和F-35現(xiàn)有普惠公司F135渦輪扇發(fā)動機的升級型。2022年美國通用電氣公司已經完成了其第二臺 XA100 自適應循環(huán)發(fā)動機的第一階段測試，未來目標為是成為美國第六代戰(zhàn)斗機發(fā)動機。
超燃沖壓發(fā)動機
超燃沖壓發(fā)動機是指燃料在超聲速氣流中進行燃燒的沖壓發(fā)動機，包括亞燃/超燃雙模態(tài)沖壓發(fā)動機和亞燃/超燃雙燃燒室沖壓發(fā)動機。亞燃/超燃雙模態(tài)沖壓發(fā)動機是指發(fā)動機擁有亞燃、超燃兩種模式，可用于高超聲速的 巡航導彈、無人駕駛飛機和有人駕駛飛機。亞燃/超燃雙燃燒室沖壓發(fā)動機是進氣道有兩個燃燒室，多適用于巡航導彈這樣的一次性使用飛行器。超燃沖壓發(fā)動機不能早地面啟動，因此一般和渦噴或者火箭發(fā)動機組合使用。
20世紀50年代末超燃理論提出以來，各國學者圍繞以超燃沖壓發(fā)動機為動力的吸氣式巡航飛行器開展了廣泛的研究。從2014年開始超燃沖壓發(fā)動機已經進入工程轉化階段，典型項目有美國的空射高超音速武器HAWC項目、俄羅斯的鋯石高超音速導彈，均為高超音速巡航導彈。但是在有人或者無人的大型高超音速飛行器上，超燃沖壓發(fā)動機技術仍然無法獲得完全突破。美國美國航空航天局 和相關科研機構認為，設計研制出可靠、可負擔、 可重復使用、大氣層內長時間飛行的高超聲速飛機面臨較大的技術挑戰(zhàn)。組合發(fā)動機、飛行器氣動布局和飛發(fā)一體化設計、耐高溫輕質材料與熱 防護結構等方面都存在眾多技術難題。
脈沖爆震發(fā)動機
脈沖爆震發(fā)動機( Pulse Detonation Engine，PDE) 是利用間歇式或脈沖式爆震波產生的高溫高壓燃氣來產生推力的，具有熱循環(huán)效率高、燃料消耗率低 、結構簡單( 無渦輪等旋轉部件) 、尺寸小、推重比高、比沖大、適用范圍廣等優(yōu)點。2008年1月，美國空軍研究實驗室 (AFRL) 和創(chuàng)新科學解決方案公司 (ISSI) 合作改裝了1架Long-EZ小型飛機，加裝了1臺脈沖爆震發(fā)動機，推力通過飛機后部的四個管子排出。這是世界上首次脈沖爆震發(fā)動機飛行試驗，發(fā)動機產生了90公斤的推力，在30米高度達到時速190公里的速度。美國軍方認為脈沖爆震發(fā)動機將用于尺寸非常小的武器和軍用平臺，如小型、微型飛行器和無人戰(zhàn)斗機，應該發(fā)展重量輕、成本低、壽命短的微型脈沖爆震發(fā)動機。
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