布雷顿循环有时也被称为焦耳循环。理想的布雷顿循环包括四个工作过程，其p-V和T-S关系如图1所示。图中,1-2为工质在压气机中被可逆绝热(等熵)压缩；2-3为工质在热交换器中可逆定压加热；3-4为热的工质在汽轮机中做可逆绝热膨胀；4-1为工质通过可逆等压放热，完成一个循环。

布雷顿循环可以是开式循环，也可以是闭式循环。在核反应堆热源中只能采用闭式循环。有两种结构形式：一类是气体工质通过核反应堆的回路热交换器进行热交换，一般用锂做核反应堆的冷却剂。这样的反应堆结构紧凑，运行温度在1600K以下(锂的沸点约1620K)，但有两条主回路；第二类是气体工质直接通过核反应堆堆芯，由燃料元件加热气体工质。2100433B

布雷顿循环是美、俄发展大功率空间核动力的主要研究方向。一是这种转换的功率范围宽,功率可以从数十千瓦(如法国国20kW的空间核电源)到兆瓦级(如俄罗斯热功率为3MW,电功率为0.8MW的电推进电源)；二是它可以采用高温气冷反应堆，反应堆一回路也可以采用液态金属冷却，二回路采用气体布雷顿循环。三是它适于双模式(核热推进和发电两用)反应堆。但它的轴速每分钟达到3万~6万转，如何防止转轴磨损、在空间条件下保持系统的正常运行等技术需要突破 。

简单的布雷顿循环发动机的一个重要循环参数是压气机的压缩比，它是发动机的最大压力与最低压力之比，k为热容比。改变压缩比和k任一个参数都可以改变简单布雷顿循环的热效率。单原子气体，如氮、等惰性气体做工质，有最高的热容比k，这类气体k为5/3；双原子气体k为7/5；三原子气体k为8/6 。

变循环发动机技术是一项综合性较强的技术，与传统涡扇发动机相比技术跨度很大，主要表现为调节参数增加，控制规律更加复杂，对发动机可靠性、维修性也带来了挑战。由于增加了核心机驱动风扇，传力路径和整机布局也与传统发动机有很大不同，同时，对变循环的热力循环机理本身尚存在认识上的欠缺，因此，要使变循环发动机成为现实，需突破总体性能、总体结构、控制系统和机构等一系列关键技术，如变循环发动机性能仿真、核心机驱功的风扇级CDFS设计、高效可控涡轮导向器、面积可调涵道导向器、低污染燃烧室、离性能低污染外涵加力燃烧室、反速度场同心环喷管、自适应控制技术、单级高负荷跨音速高压涡轮和双级无导叶对转低压涡轮等。 2100433B

变循环发动机是一种多设计点发动机，通过改变一些部件的几何形状、尺寸或位置，来调节其热力循环参数（如增压比、涡轮进口温度、空气流量和涵道比），改变发动机循环工作模式（高推力或低油耗）使发动机在各种飞行情况下都能工作在最佳状态。与此同时，变循环发动机能以多种模式（包括涡轮模式、涡轮风扇模式和冲压模式等）工作，因而在亚声速、跨声速、超声速和高超声速飞行状态下都具有良好的性能，在涡喷/涡扇发动机领域，变循环发动机研究的重点是改变涵道比，如发动机在爬升、加速和超声速飞行时涵道比减小，接近涡喷发动机的性能，以增大推力；在起飞和亚声速飞行时，加大涵道比，以涡扇发动机状态工作，降低耗油率和噪声。