涡轮发动机（Turbine engine，常简称为涡轮，Turbine，又译透平）是一种利用旋转的机件自穿过它的流体中汲取动能的发动机形式。按照发动机燃料燃烧所需的氧化剂的来源不同可分为火箭发动机和空气喷气发动机。火箭发动机自带氧化剂。火箭发动机根据氧化剂和燃烧剂的形态不同，又分为液体火箭发动机和固体火箭发动机。涡轮发动机近来也被用来用作大型发电机。

1.涡轮喷气发动机（主要用于战斗，以及超音速客机，例如协和号）；

2.涡轮风扇发动机（主要用于民用喷气式飞机和轰炸机、预警机等，是应用最为广泛的涡轮发动机） 3.涡轮螺旋桨发动机（主要用于螺旋桨飞机，很多旧型号的活塞式螺旋桨发动机后来都经改造安装上了涡桨发动机从而延长了飞行寿命）；

4.涡轮轴发动机（主要用于直升机）

5.此外还有螺旋桨及风扇组合的浆扇发动机。

从喷气推进方式来讲，还有：

冲压喷气发动机（主要用于导弹和靶机），采用间歇燃烧原理的脉冲喷气发动机，以及不同类型组合的发动机，如涡轮/冲压喷气发动机。

所有的涡轮发动机都具备压缩机(Compressor)、燃烧室(Cumbustion)、涡轮机(Turbine，也就是涡轮发动机之名的来源)三大部份。压缩机通常还分成低压压缩机(低压段)和高压压缩机(高压段)，低压段有时也兼具进气风扇增加进气量的作用，进入的气流在压缩机内被压缩成高密度、高压、低速的气流，以增加发动机的效率。气流进入燃烧室后，由供油喷嘴喷射出燃料，在燃烧室内与气流混合并燃烧。燃烧后产生的高热废气，接著会推动涡轮机使其旋转，然后带著剩余的能量，经由喷嘴或排气管排出，至于会有多少的能量被用来推动涡轮，则视涡轮发动机的种类与设计而定，涡轮机会和压缩机一样分成高压段与低压段。

虽然涡轮发动机可能有许多不同的运作原理，但最简单的涡轮型式可以只包含一个“转子”（Rotor），例如一个带有中心轴的扇叶，将此扇叶放置在流体中（例如空气或水），流体通过时对扇叶施加的力量会带动整个转子开始转动，进而得以从中心轴输出轴向的扭力。风车与水车这类的装置，可以说是人类最早发明的涡轮发动机原型。

依照不同的分类方式，涡轮发动机也可以分类成很多不同的型式。例如以燃烧室与转子的位置是否在一起来区别，就存在有属于外燃机一类的燃气涡轮发动机（Gas turbine），与属于内燃机的涡轮风扇发动机（Turbofan）。

如果将涡轮发动机反过来运作，则会变成一种输入力量之后可以将流体带动的设备，例如压缩机（compressor）与泵（pump）。

有些涡轮发动机本身具有多组扇叶，其中部分是用于自流体汲取动力，部分是用于推动流体，二者不能混为一谈。举例来说在大部分的涡轮扇叶发动机与涡轮螺旋桨发动机中，位于燃烧室之前的扇叶实际的作用是用于加压进气，因此应被视为是一种压缩机。真正的涡轮机部分是位于燃烧室后方的风扇，被燃烧后的排气推动产生动力，再透过传动轴将力量输送至主扇叶（涡轮风扇发动机）或螺旋桨（涡轮旋桨发动机）处，推动其运转。

压力比是在发动机上两个不同地点之间的压力关系。

EPR=Pt7/Pt2(普惠公司JT系列)

EPR=Pt4.95/Pt2（PW4000系列）

涵道比是指涡轮风扇发动机通过外涵的空气质量流量与通过内涵的空气质量流量之比。涵道比为1左右是低涵道比发动机，2~3左右是中涵道比发动机，4以上是高涵道比发动机。

排气温度通常用EGT来表示。涡轮进口总温是发动机最重要、最关键的参数，但是由于这里温度高，温度场不均匀，目前实际是测量涡轮排气温度间接反映涡轮进口温度的高低，限制EGT以保证涡轮进口温度不超过限制。

风扇转速通常用n1表示。对于高涵道比涡扇发动机，由于风扇产生推力占绝大部分，风扇转速也是推力表征参数，在驾驶舱显示。

通常部件包括进气道、风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、喷管以及附件传动部分。压气机、燃烧室组成核心发动机。    

自由式涡轮发动机由于自由涡轮是由燃气驱动的， 与燃气发生器没有机械连接， 因此， 自由涡轮发动机的效率在涡轮螺旋桨发动机类型中比单轴式涡桨发动机的稍低。如右图，可知自由涡轮发动机的压气机布置在发动机后端，空气从进气道进入后需转180°才能进入压气机，导致进气损失偏大。反映到燃油经济性上，与单轴式涡轮发动机相比，在输出轴功率相当的前提下，自由涡轮发动机的燃油消耗率(SFC)较单轴发动机的高约6%~10%。

另一方面，由于自由涡轮是靠燃气驱动的，因此在飞行员想改变发动机状态时，自由涡轮发动机将会有一定的延迟，例如从慢车到最大起飞功率，飞行员完成推杆动作后，大概得经过3s左右发动机才能到达所需的最大起飞功率状态，在响应速度上慢于单轴发动机。

地面启动时，自由涡轮发动机所需的扭矩更小。这是因为自由涡轮在启动过程中仅需将燃气发生器转子(包括压气机及其涡轮) 带动到点火转速， 而单轴发动机在此过程中还需带动发动机前端的螺旋桨及减速齿轮箱。因此，在小飞机上，一般只需绐自由满轮发动机配备一块启动用的蓄电池而需要给单轴发动机配备两块。

在飞行中进行发动机再启动时，自由涡轮发动机的再启动包线更广。自由涡轮发动机在飞行中进行再启动有两种模式，风车启动及启动发电机启动。风车启动指的是，涡桨发动机空中熄火后，由于螺旋桨的旋转为风车状态，发动机转子也随螺旋桨一起转动，如飞行高度和速度在厂家允许的包线内，可根据需要进行点火启动。而空中的启动发电机启动与地面正常启动程序一样。

自由涡轮发动机的涡轮维护性比较简便。

发动机厂家根据自由涡轮的位置，在两级涡轮(自由涡轮与压气机涡轮)之间设计成可方便拆卸的法兰连接，当发动机需要进行热部件检查时，只需把发动机自由涡轮及前端的减速齿轮箱拆下即可，有时甚至不需要从飞机上拆下发动机。

因为涡轮发动机非常多样，在本手册中讲解详细的运行过程是不切实际的。然而，有一些适用于所有涡轮发动机的操作考虑。它们是发动机温度限制，外界物体破坏，热启动，压缩机失速和熄火。

任何涡轮发动机的最高温度都发生在涡轮进气口。涡轮进气温度因此通常是涡轮发动机运行的限制因素。

涡轮发动机推力直接随空气密度变化。当空气密度降低时，推力也降低。当涡轮和往复式发动机受高的相对湿度有某种影响时，涡轮发动机推力损失可以忽略不计，而往复式发动机的制动马力会降低很多。

由于涡轮发动机进气口的设计和功能，吸入物体碎片的可能性总是存在的。这会导致重大的损坏，特别是压缩机和涡轮节。当发生这样的事情时，称为外来物体损伤(FOD)。典型的FOD是吸入来自停机坪，滑行道或者跑道上的小物体导致的小凹痕和花边。但是，也会发生飞鸟撞击或者冰吸入导致的FOD损坏，可能导致发动机整个损毁。

外物损伤的预防是非常重要的。地面运行期间，一些发动机进气口有在地面和进气口之间形成涡流的趋势。在这些发动机上可能安装了一个涡流消散器。

也可能使用其他设备，如屏幕和/或偏转器。飞行前检查程序包括一个对任何外物损伤迹象的目视检查。

热启动是当EGT超过安全限制时的启动。热启动是由于太多燃油进入燃烧室或者是涡轮机转速不够引起的。只要发动机热启动时，参考飞机飞行手册，飞行员操作手册或者相关的维护手册来了解检查要求。

如果点火后发动机不能加速到适合的速度或者没加速到慢车转速，这时就发生了悬挂启动。悬挂启动也可以称为假启动。悬挂启动可能是由于启动动力源不足或者燃油控制故障而导致。

压缩机叶片是小的翼型，遵守适用于任何翼型的相同空气动力学原理。压缩机叶片有一个迎角。迎角是进气口空气速度和压缩机旋转速度的计算结果。这两个力合成构成一个向量，它确定了翼型冲击进气口空气的实际迎角。

压缩机失速可以描述为进气口速度和压缩机旋转速度这两个向量数值的失衡。当压缩机叶片迎角超过临界迎角时发生压缩机失速。在这个点上，平稳气流受到干扰，随着压力波动产生了紊流。压缩机失速导致空气流进压缩机时速度降低和停滞，有时还反向流动。如图4

压缩机失速可以是瞬时现象和间歇性现象或者是持续的状态，甚至更严重。瞬时/间歇性失速的表现通常是在回火和反向气流发生时间歇的爆炸声。如果失速发展成为稳定状态，可能从持续的反向气流产生强烈的振动和高声的啸叫。驾驶舱仪表基本上通常不会显示轻度的或者瞬时失速，但是会显示形成的失速。典型的仪表表现包括转速的波动和排气温度的增加。大多数瞬时失速不会对发动机有害，经常在一两个周期后自己纠正过来。稳定状态的失速导致发动机损坏的可能性很大。必须快速的通过降低功率，减小飞机迎角和增加空速来完成改出失速。

尽管所有的燃气涡轮发动机会受压缩机失速影响，大多数型号都有抑制这些失速的系统。有一个这样的系统使用可变式进气口导叶(VIGV)和可变式定子叶片，它可以把进来的空气以适当的迎角导向到转子桨叶。防止空气压缩失速的主要方法是使飞机在制造商确立的参数范围内运行。如果压缩机失速确实形成了，请按照飞机飞行手册或者飞行员操作手册中的建议程序来做。

熄火是燃气涡轮发动机的一种运行状态，此时发动机的火无意的熄灭。如果燃烧室中油气混合比超过富油限制，火焰将会被吹熄。这个状态经常称为富油熄火。它通常发生于非常快速的发动机加速，过度富油的混合气使燃油温度降低到燃烧温度以下。也可能由于气流不足而不能维持燃烧。

另一方面，更多常规的熄火事件是由于燃油压力低和发动机速度低，这些典型的和高高度飞行有关。这种情况也会在下降期间发动机油门收回时，这会产生贫油条件熄火。贫油混合器很容易导致火焰熄灭，甚至是正常的气流通过发动机时也会发生。

燃油供应的任何干扰也会导致熄火。这原因可能是长时间的非常规姿态，发生故障的燃油控制系统，紊流，结冰或者燃油耗尽。

熄火的征兆通常和发动机失效后一样。如果熄火是因为瞬时条件，例如燃油流量和发动机速度之间的失衡，一旦状态被纠正就可以尝试空中启动发动机。无论如何，飞行员必须遵守飞机飞行手册或者飞行员操作手册中适用的紧急程序。一般的，这些程序包含了关于高度和空速的建议，在这些条件下空中开车很可能成功。

本书是美国普特拉·惠特尼公司编写的《航空燃气涡轮发动机》第三版的中译本。全书共六章:第一章介绍了航空涡轮发动机的基本原理、基本概念;第二章、第三章分别介绍航空涡轮发动机所涉及的术语和不同类型的航空涡轮发动机的结构;第四、五、六章论述了航空涡轮发动机的工作、工作特性及发动机的性能。本书由周晓青、金如山两位老专家组织翻译,全文文理通顺,概念译述准确,并配有大量插图。本书实用性很强,可供空军地、空勤人员、航空发动机科技工作者及有关的大专院校师生使用。