ประวัติของเครื่องยนต์เจ็ท
เทคโนโลยีเครื่องยนต์เจ็ทมีประวัติย้อนหลังไปถึง 150 ปีก่อนคริสตกาล ความก้าวหน้าเป็นไปอย่างช้าๆ โดยถูกจำกัดด้วยวัสดุและการออกแบบเครื่องบิน และการนำไปใช้งานจริงก็เพิ่งเกิดขึ้นในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 เริ่มจากเครื่องยนต์ไอน้ำ ไปจนถึงการออกแบบเครื่องยนต์เจ็ทแบบพัลส์และเครื่องยนต์แบบใช้คอมเพรสเซอร์ในปัจจุบัน เชื้อเพลิงที่มีพลังงานสูงขึ้นยังช่วยปรับปรุงเครื่องยนต์และขยายขอบเขตการใช้งาน การทดสอบการใช้งานในเครื่องบินเริ่มขึ้นอย่างจริงจังในช่วงปลายทศวรรษ 1930 และสงครามโลกครั้งที่ 2 ผลักดันการออกแบบและการทดสอบเครื่องยนต์และเครื่องบินที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น จนกระทั่งต้นทศวรรษ 1960 ทั้งเครื่องบินพลเรือนและเครื่องบินทหารต่างก็ใช้เครื่องยนต์เจ็ทเป็นแหล่งพลังงานหลัก
สารตั้งต้น
เครื่องยนต์ไอพ่นสามารถย้อนกลับไปได้ถึงการประดิษฐ์เอโอลิไพล์ราว 150 ปีก่อนคริสตกาล อุปกรณ์นี้ใช้พลังงานไอน้ำที่ส่งผ่านหัวฉีดสองหัวเพื่อทำให้ทรงกลมหมุนอย่างรวดเร็วรอบแกน[ 1 ]เท่าที่ทราบ มันไม่ได้ถูกนำมาใช้เพื่อจ่ายพลังงานกล และศักยภาพในการใช้งานจริงของสิ่งประดิษฐ์นี้ก็ไม่ได้รับการยอมรับ มันถูกมองว่าเป็นเพียงสิ่งแปลกใหม่เท่านั้น
อาร์คีทัสผู้ก่อตั้งกลศาสตร์เชิงคณิตศาสตร์ ตามที่อธิบายไว้ในงานเขียนของอูลุส เกลลิอุส ซึ่งเขียนขึ้นห้าศตวรรษหลังจากเขา มีชื่อเสียงในฐานะผู้ที่ออกแบบและสร้างอุปกรณ์บินได้ด้วยตัวเองชิ้นแรก อุปกรณ์ดังกล่าวเป็นแบบจำลองรูปนกที่ขับเคลื่อนด้วยไอพ่นซึ่งน่าจะเป็นไอน้ำ กล่าวกันว่าสามารถบินได้ไกลถึง 200 เมตร
กล่าวกันว่าฮาซัน เชเลบี นักบินชาวออตโต มัน ได้บินขึ้นในปี 1633 ด้วยจรวดรูปทรงกรวย จากนั้นก็ร่อนลงจอดอย่างปลอดภัยด้วยปีก ทำให้เขาได้รับตำแหน่งใน กองทัพออตโตมันอย่างไรก็ตาม นี่เป็นเพียงการแสดงผาดโผนเท่านั้น ปัญหาคือจรวดมีประสิทธิภาพต่ำเกินไปในความเร็วต่ำ จึงไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานทั่วไปในการบิน
เครื่องยนต์ พัลส์เจ็ทเครื่องแรกที่ใช้งานได้จริงได้รับการจดสิทธิบัตรในปี 1906 โดยวิศวกรชาวรัสเซีย VV Karavodin ซึ่งสร้างแบบจำลองที่ใช้งานได้จริงในปี 1907 นักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศส Georges Marconnet ได้จดสิทธิบัตรเครื่องยนต์พัลส์เจ็ทแบบไม่มีวาล์วของเขาในปี 1908 และ Ramon Casanova ในเมืองRipollประเทศสเปนได้จดสิทธิบัตรเครื่องยนต์พัลส์เจ็ทในบาร์เซโลนาในปี 1917 โดยเริ่มสร้างเครื่องหนึ่งตั้งแต่ปี 1913 Robert Goddardได้ประดิษฐ์เครื่องยนต์พัลส์เจ็ทในปี 1931 และสาธิตการทำงานบนจักรยานที่ขับเคลื่อนด้วยไอพ่น[ 2 ] วิศวกรPaul Schmidtได้บุกเบิกการออกแบบที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยอาศัยการดัดแปลงวาล์วไอดี (หรือแผ่นปิด) ทำให้เขาได้รับการสนับสนุนจากกระทรวงการบินของเยอรมนีในปี 1933 [ 3 ]
ความพยายามในยุคแรกๆ ในการสร้างเครื่องยนต์ไอพ่นแบบใช้ลมหายใจนั้นเป็นการออกแบบแบบไฮบริด โดยใช้แหล่งพลังงานภายนอกอัดอากาศก่อน จากนั้นจึงผสมกับเชื้อเพลิงและเผาไหม้เพื่อสร้างแรงขับไอพ่น ในระบบหนึ่งที่เรียกว่าเทอร์โมไอพ่นโดยเซคอนโด แคมปินีแต่โดยทั่วไปเรียกว่ามอเตอร์ไอพ่นอากาศจะถูกอัดโดยพัดลมที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ลูกสูบ แบบดั้งเดิม ตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์Caproni Campini N.1และ เครื่องยนต์ Tsu-11 ของญี่ปุ่น ที่ตั้งใจจะใช้กับ เครื่องบินกามิกาเซ่ Ohkaในช่วงปลายสงครามโลกครั้งที่สอง อย่างไรก็ตามไม่มีเครื่องยนต์ใดประสบความสำเร็จอย่างสมบูรณ์ และเครื่องยนต์ CC.2 ก็มีความเร็วต่ำกว่าเครื่องยนต์แบบเดียวกันที่ใช้เครื่องยนต์และใบพัดแบบ ดั้งเดิม
ในปี ค.ศ. 1913 เรเน่ โลแร็ง วิศวกรการบินและอวกาศชาวฝรั่งเศส ได้จดสิทธิบัตรการออกแบบ เครื่องยนต์แรมเจ็ตเครื่องแรกของโลกแต่ไม่สามารถพัฒนาต้นแบบที่ใช้งานได้จริง เนื่องจากไม่มีเครื่องบินลำใดในขณะนั้นที่สามารถทำความเร็วได้เพียงพอสำหรับการใช้งานเครื่องยนต์ดังกล่าว ดังนั้นแนวคิดนี้จึงยังคงเป็นเพียงทฤษฎี
วิศวกรในช่วงทศวรรษ 1930 ตระหนักว่าประสิทธิภาพสูงสุดของเครื่องยนต์ลูกสูบมีข้อจำกัด[ 4 ]เนื่องจากประสิทธิภาพการขับเคลื่อนลดลงเมื่อปลายใบพัดเข้าใกล้ความเร็วเสียงเพื่อให้ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้นเกินขีดจำกัดนี้ จะต้องหาวิธีปรับปรุงการออกแบบเครื่องยนต์ลูกสูบอย่างมาก หรือต้องพัฒนาระบบขับเคลื่อนแบบใหม่ทั้งหมด เครื่องยนต์กังหันแก๊ส ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าเครื่องยนต์ "เจ็ท" สามารถทำเช่นนั้นได้
หัวใจสำคัญของเครื่องยนต์เจ็ทที่ใช้งานได้จริงคือ กังหันแก๊ส ซึ่งใช้ในการดึงพลังงานจากเครื่องยนต์เองเพื่อขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์กังหันแก๊สไม่ใช่แนวคิดที่พัฒนาขึ้นในทศวรรษ 1930: สิทธิบัตรสำหรับกังหันแบบอยู่กับที่นั้นได้รับมอบให้แก่จอห์น บาร์เบอร์ในอังกฤษในปี 1791 กังหันแก๊สเครื่องแรกที่ทำงานได้อย่างต่อเนื่องด้วยตนเองนั้นสร้างขึ้นในปี 1903 โดยวิศวกรชาวนอร์เวย์ชื่อเอจิดิอุส เอลลิงข้อจำกัดในการออกแบบ วิศวกรรม และโลหะวิทยาที่ใช้งานได้จริง ทำให้เครื่องยนต์ดังกล่าวไม่สามารถผลิตได้จริง ปัญหาหลักคือ ความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ น้ำหนัก และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง การทำงานอย่างต่อเนื่อง
ในประเทศฮังการีอัลเบิร์ต โฟโนในปี 1915 ได้คิดค้นวิธีการเพิ่มระยะการยิงของปืนใหญ่ โดยประกอบด้วยกระสุนที่ยิงจากปืนซึ่งรวมเข้ากับหน่วยขับเคลื่อนแบบแรมเจ็ต วิธีนี้จะทำให้สามารถยิงได้ไกลด้วยความเร็วปากกระบอกปืนเริ่มต้นต่ำ ทำให้สามารถยิงกระสุนหนักจากปืนที่มีน้ำหนักเบาได้ โฟโนได้ยื่นสิ่งประดิษฐ์ของเขาต่อกองทัพออสเตรีย-ฮังการี แต่ข้อเสนอนั้นถูกปฏิเสธ ในปี 1928 เขาได้ยื่นขอสิทธิบัตรของเยอรมนีสำหรับเครื่องบินที่ขับเคลื่อนด้วยแรมเจ็ตความเร็วเหนือเสียง และได้รับรางวัลในปี 1932 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]
สิทธิบัตรฉบับแรกสำหรับการใช้กังหันก๊าซเพื่อขับเคลื่อนเครื่องบินได้รับการยื่นในปี พ.ศ. 2464 โดยชาวฝรั่งเศสชื่อ Maxime Guillaume [ 8 ] เครื่องยนต์ ของเขาเป็น เทอร์โบเจ็ทแบบไหลตามแนวแกน
ในปี พ.ศ. 2466 เอ็ดการ์ บักกิงแฮมแห่งสำนักงานมาตรฐานแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา ได้เผยแพร่รายงาน[ 9 ]ซึ่งแสดงความสงสัยว่าเครื่องยนต์เจ็ทจะสามารถแข่งขันทางเศรษฐกิจกับเครื่องบินที่ขับเคลื่อนด้วยใบพัดในระดับความสูงและความเร็วลมต่ำในยุคนั้นได้หรือไม่: "ในปัจจุบัน ดูเหมือนว่าจะไม่มีแนวโน้มใดๆ เลยที่การขับเคลื่อนด้วยเจ็ทในลักษณะที่พิจารณาในที่นี้จะมีคุณค่าในทางปฏิบัติ แม้แต่เพื่อวัตถุประสงค์ทางทหารก็ตาม"
แต่ในทางกลับกัน ในช่วงทศวรรษ 1930 เครื่องยนต์ลูกสูบในรูปแบบต่างๆ มากมาย (แบบหมุนและแบบรัศมีคงที่ แบบระบายความร้อนด้วยอากาศและแบบระบายความร้อนด้วยของเหลว) เป็นเครื่องยนต์ประเภทเดียวที่นักออกแบบเครื่องบินสามารถใช้ได้ ซึ่งเป็นที่ยอมรับได้ตราบใดที่ต้องการเพียงเครื่องบินสมรรถนะต่ำ และในความเป็นจริงก็เป็นเครื่องยนต์ประเภทเดียวที่มีอยู่ ณ เวลานั้น
ก่อนสงครามโลกครั้งที่สอง
ในปี พ.ศ. 2461 แฟรงค์ วิทเทิลนักเรียนนายร้อยจากวิทยาลัย RAF Cranwell [ 10 ] ได้ยื่นแนวคิดเกี่ยวกับเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ตต่อผู้บังคับบัญชาของเขาอย่างเป็นทางการ ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2462 เขาได้พัฒนาแนวคิดของเขาต่อไป[ 11 ]ในวันที่ 16 มกราคม พ.ศ. 2473 ที่ประเทศอังกฤษ วิทเทิลได้ยื่นจดสิทธิบัตรฉบับแรกของเขา (ได้รับอนุมัติในปี พ.ศ. 2475) [ 12 ]สิทธิบัตรดังกล่าวแสดงให้ เห็น คอมเพรสเซอร์แบบแกน สองขั้นตอนที่ป้อน คอมเพรสเซอร์แบบ แรงเหวี่ยง ด้านเดียวคอมเพรสเซอร์แบบแกนที่ใช้งานได้จริงนั้นเป็นไปได้ด้วยแนวคิดจากAA Griffithในบทความสำคัญในปี พ.ศ. 2469 ("ทฤษฎีอากาศพลศาสตร์ของการออกแบบกังหัน") ต่อมาวิทเทิลจะมุ่งเน้นไปที่คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงที่เรียบง่ายกว่าเท่านั้น ด้วยเหตุผลทางปฏิบัติหลายประการ วิทเทิลมีเครื่องยนต์เครื่องแรกที่ทำงานได้ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2480 เครื่องยนต์นั้นใช้เชื้อเพลิงเหลว และมีปั๊มเชื้อเพลิงในตัว ทีมของวิทเทิลเกือบจะตื่นตระหนกเมื่อเครื่องยนต์ไม่หยุดทำงาน และเร่งความเร็วขึ้นแม้หลังจากปิดเชื้อเพลิงแล้ว ปรากฏว่าน้ำมันเชื้อเพลิงรั่วเข้าไปในเครื่องยนต์และสะสมเป็นแอ่ง
ในสเปน นักบินและวิศวกรVirgilio Leret Ruizได้รับสิทธิบัตรสำหรับการออกแบบเครื่องยนต์เจ็ทในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2478 ประธานาธิบดีManuel Azaña ของ ฝ่ายสาธารณรัฐได้จัดให้มีการก่อสร้างเบื้องต้นที่ โรงงานผลิตเครื่องบิน Hispano-Suizaในมาดริดในปี พ.ศ. 2479 แต่ Leret ถูกประหารชีวิตในอีกไม่กี่เดือนต่อมาโดย ทหาร โมร็อกโกของฝ่ายฟรังโกหลังจากที่เขาพยายามปกป้องฐานเครื่องบินทะเลของเขาไม่สำเร็จในช่วงแรกของสงครามกลางเมืองสเปนแผนการของเขาซึ่งถูกซ่อนไว้จากฝ่ายฟรังโก ถูกส่งมอบอย่างลับๆ ให้กับสถานทูตอังกฤษในมาดริดในอีกไม่กี่ปีต่อมาโดยภรรยาของเขาCarlota O'Neillหลังจากที่เธอได้รับการปล่อยตัวจากคุก[ 13 ] [ 14 ]ในปี พ.ศ. 2478 Hans von Ohainเริ่มทำงานเกี่ยวกับการออกแบบที่คล้ายกับของ Whittle ในเยอรมนี และมักมีการกล่าวอ้างว่าเขาไม่ทราบถึงงานของ Whittle [ 15 ] Ohain กล่าวว่าเขาไม่ได้อ่านสิทธิบัตรของ Whittle และ Whittle ก็เชื่อเขา ( Frank Whittle 1907–1996 ) อย่างไรก็ตาม สิทธิบัตรของวิทเทิลอยู่ในห้องสมุดของเยอรมนี และลูกชายของวิทเทิลสงสัยว่าโอเฮนอาจเคยอ่านหรือได้ยินเกี่ยวกับสิทธิบัตรนี้มาก่อน
หลายปีต่อมา ฟอน โอเฮนยอมรับในชีวประวัติของเขา[ 16 ]ว่าเป็นเช่นนั้น ผู้เขียน มาร์กาเร็ต คอนเนอร์ กล่าวว่า “ทนายความด้านสิทธิบัตรของโอเฮนบังเอิญไปเจอสิทธิบัตรของวิทเทิลในช่วงหลายปีที่สิทธิบัตรของฟอน โอเฮนกำลังถูกร่างขึ้น” ฟอน โอเฮนเองก็กล่าวว่า “ เรารู้สึกว่ามันดูเหมือนสิทธิบัตรของแนวคิด” “เราคิดว่ามันไม่ได้ถูกพัฒนาอย่างจริงจัง”เนื่องจากสิทธิบัตรของโอเฮนไม่ได้ยื่นจนกระทั่งปี 1935 การยอมรับนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าเขาได้อ่านสิทธิบัตรของวิทเทิลและได้วิจารณ์มันอย่างละเอียดก่อนที่จะยื่นสิทธิบัตรของตนเอง และประมาณ 2 ปีก่อนที่เครื่องยนต์ของเขาจะทำงาน
วอน โอแฮน: "เราต้องจำกัดขอบเขตสิทธิบัตรของเราให้แคบลงเมื่อเทียบกับของวิทเทิล เพราะวิทเทิลได้แสดงให้เห็นบางสิ่งบางอย่าง" "เมื่อผมเห็นสิทธิบัตรของวิทเทิล ผมเกือบจะแน่ใจว่ามันเกี่ยวข้องกับการรวมกันของการดูดในชั้นขอบเขต มันมีคอมเพรสเซอร์แบบไหลสองทาง ทางเข้าคู่ แบบรัศมี ซึ่งดูใหญ่โตมโหฬารจากมุมมองของเครื่องยนต์ การกลับทิศทางการไหลดูเหมือนจะเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์สำหรับเรา แต่ปรากฏว่ามันไม่ได้แย่ขนาดนั้น แม้ว่าจะทำให้เกิดปัญหาความไม่เสถียรเล็กน้อยก็ตาม"
อุปกรณ์ชิ้นแรกของเขาเป็นเพียงอุปกรณ์ทดลองและสามารถทำงานได้ด้วยพลังงานภายนอกเท่านั้น แต่เขาก็สามารถสาธิตแนวคิดพื้นฐานได้ ต่อมา โอเฮนได้รับการแนะนำให้รู้จักกับเอิร์นส์ ไฮน์เคิลหนึ่งในนักอุตสาหกรรมเครื่องบินรายใหญ่ในยุคนั้น ซึ่งมองเห็นศักยภาพของการออกแบบนี้ในทันที ไฮน์เคิลเพิ่งซื้อบริษัทเครื่องยนต์เฮิร์ธ และโอเฮนกับแม็กซ์ ฮาห์น ช่างเครื่องฝีมือเยี่ยมของเขา ได้ย้ายไปตั้งเป็นแผนกใหม่ของบริษัทเฮิร์ธ พวกเขาประสบความสำเร็จใน การสร้างเครื่องยนต์แรงเหวี่ยง HeS 1 เครื่อง แรก ในเดือนกันยายน ปี 1937 แตกต่างจากการออกแบบของวิทเทิล โอเฮนใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง โดยป้อนด้วยแรงดันภายนอก การออกแบบต่อมาของพวกเขานำไปสู่เครื่องยนต์HeS 3 ที่ใช้เชื้อเพลิงเบนซิน มีกำลัง 1,100 ปอนด์ (5 กิโลนิวตัน) ซึ่งติดตั้งใน โครงสร้างเครื่องบิน He 178 ที่เรียบง่ายและกะทัดรัดของไฮน์เคิล และบินโดยเอริช วาร์ซิทซ์ในช่วงเช้าตรู่ของวันที่ 27 สิงหาคม ปี 1939 จาก สนามบิน รอสต็อก -มารีเนเฮ ซึ่งนับเป็นระยะเวลาการพัฒนาที่สั้นอย่างน่าประทับใจเครื่องบิน He 178 เป็นเครื่องบินลำแรกของโลกที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ต[ 17 ]
เครื่องบินเทอร์โบพร็อปเครื่องแรกของโลกคือJendrassik Cs-1ซึ่งออกแบบโดยวิศวกรเครื่องกลชาวฮังการีGyörgy Jendrassikมันถูกผลิตและทดสอบที่ โรงงาน Ganzในบูดาเปสต์ระหว่างปี 1938 ถึง 1942 เดิมทีวางแผนจะติดตั้งกับเครื่องบินทิ้งระเบิดลาดตระเวนสองเครื่องยนต์ Varga RMI-1 X/H ที่ออกแบบโดย László Varga ในปี 1940 แต่โครงการถูกยกเลิก Jendrassik ยังได้ออกแบบเครื่องบินเทอร์โบพร็อปขนาดเล็ก 75 กิโลวัตต์ในปี 1937 อีกด้วย
เครื่องยนต์ของวิทเทิลเริ่มดูมีประโยชน์ และ บริษัท พาวเวอร์เจ็ทส์จำกัด ของเขา เริ่มได้รับ เงินสนับสนุนจาก กระทรวงการบินในปี 1941 เครื่องยนต์รุ่นที่สามารถบินได้ซึ่งเรียกว่าW.1ซึ่งสามารถสร้างแรงขับได้ 1,000 ปอนด์ (4 กิโลนิวตัน) ถูกติดตั้งเข้ากับโครงเครื่องบินGloster E28/39 ที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษสำหรับเครื่องยนต์นี้ และทำการบินครั้งแรกเมื่อวันที่ 15 พฤษภาคม 1941 ที่ฐานทัพอากาศแครนเวลล์
แฟรงค์ ฮาลฟอร์ ด นักออกแบบเครื่องยนต์อากาศยานชาวอังกฤษได้นำแนวคิดของวิทเทิลมาพัฒนาเป็นเครื่องยนต์เจ็ทแบบแรงเหวี่ยง "แบบตรง" ซึ่งการออกแบบของเขากลายมาเป็นเครื่องบินเดอ ฮาวิลแลนด์ ก็อบลิน
ปัญหาหนึ่งของการออกแบบเครื่องยนต์รุ่นแรกทั้งสองแบบนี้ ซึ่งเรียกว่า เครื่องยนต์ แบบแรงเหวี่ยงคือ คอมเพรสเซอร์ทำงานโดยการเร่งอากาศจากช่องรับอากาศตรงกลางออกไปด้านนอกของเครื่องยนต์ จากนั้นอากาศจะถูกอัดโดยชุดท่อที่ขยายออก เปลี่ยนความเร็วเป็นความดัน ข้อดีของการออกแบบนี้คือ เป็นที่เข้าใจกันดีอยู่แล้ว เนื่องจากเคยถูกนำไปใช้ในซูเปอร์ชาร์จเจอร์ แบบแรงเหวี่ยง ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องยนต์ลูกสูบ อย่างไรก็ตาม ด้วยข้อจำกัดทางเทคโนโลยีในยุคแรกเกี่ยวกับความเร็วรอบของเพลาเครื่องยนต์ คอมเพรสเซอร์จึงต้องมีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่มากเพื่อผลิตกำลังที่ต้องการ ซึ่งหมายความว่าเครื่องยนต์มีพื้นที่หน้าตัดขนาดใหญ่ ทำให้ไม่ค่อยมีประโยชน์ในฐานะเครื่องยนต์ขับเคลื่อนเครื่องบินเนื่องจากแรงต้าน ข้อเสียอีกประการหนึ่งของการออกแบบของ Whittle ในยุคแรกคือ การไหลของอากาศจะกลับทิศทางผ่านส่วนการเผาไหม้และอีกครั้งไปยังกังหันและท่อไอเสีย ทำให้มีความซับซ้อนมากขึ้นและลดประสิทธิภาพลง ถึงกระนั้น เครื่องยนต์ประเภทนี้ก็มีข้อดีหลักๆ คือ น้ำหนักเบา เรียบง่าย และเชื่อถือได้ และการพัฒนาได้ก้าวหน้าอย่างรวดเร็วไปสู่การออกแบบที่ใช้งานได้จริงในเครื่องบิน
อันเซลม์ ฟรานซ์ชาวออสเตรียจากแผนกเครื่องยนต์ของบริษัทจุงเคอร์ส ( Junkers MotorenหรือJumo ) ได้แก้ไขปัญหาเหล่านี้ด้วยการนำคอมเพรสเซอร์แบบไหลตามแนวแกนมาใช้ โดยพื้นฐานแล้วมันคือเทอร์ไบน์ที่ทำงานในทางกลับกัน อากาศที่เข้ามาจากด้านหน้าของเครื่องยนต์จะถูกเป่าไปยังด้านหลังของเครื่องยนต์โดยชุดพัดลม (ท่อแบบลู่เข้า) ซึ่งอากาศจะถูกบีบอัดกับชุดใบพัดที่ไม่หมุนที่เรียกว่าสเตเตอร์ (ท่อแบบลู่ออก) กระบวนการนี้มีกำลังไม่มากเท่ากับคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยง ดังนั้นจึงต้องวางพัดลมและสเตเตอร์เป็นคู่ๆ หลายคู่เรียงกันเพื่อให้ได้แรงอัดที่ต้องการ แม้จะมีความซับซ้อนเพิ่มขึ้น แต่เครื่องยนต์ที่ได้นั้นมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่ามาก และด้วยเหตุนี้จึงมีหลักอากาศพลศาสตร์ที่ดีกว่า Jumo ได้รับหมายเลขเครื่องยนต์ถัดไปใน ลำดับการกำหนดหมายเลข ของ RLMคือหมายเลข 4 และผลลัพธ์ก็คือเครื่องยนต์Jumo 004หลังจากแก้ไขปัญหาทางเทคนิคเล็กน้อยต่างๆ ไปได้ การผลิตเครื่องยนต์นี้ในปริมาณมากจึงเริ่มต้นขึ้นในปี 1944 โดยใช้เป็นเครื่องยนต์สำหรับเครื่องบินขับไล่เจ็ทลำแรกของโลก คือเมสเซอร์ชมิทท์ เม 262 (และต่อมาคือเครื่องบินทิ้งระเบิดเจ็ทลำแรกของโลก คืออาราโด อาร์ 234 ) สาเหตุหลายประการทำให้การผลิตเครื่องยนต์ล่าช้า ซึ่งส่งผลให้เครื่องบินขับไล่มาถึงช้าเกินไปที่จะส่งผลกระทบอย่างเด็ดขาดต่อสถานการณ์ของเยอรมนีในสงครามโลกครั้งที่สอง อย่างไรก็ตาม มันจะถูกจดจำในฐานะการใช้งานเครื่องยนต์เจ็ทครั้งแรกในราชการ
บริษัทผลิตเครื่องยนต์อากาศยาน ไฮน์เคล-เฮิร์ธพยายามสร้างเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทที่ทรงพลังกว่าเดิม คือเครื่องยนต์ ไฮน์เค ล เฮเอส 011ที่มีแรงขับเกือบ 3,000 ปอนด์ที่กำลังสูงสุด ในช่วงปลายสงคราม เพื่อเพิ่มทางเลือกด้านระบบขับเคลื่อนสำหรับเครื่องบินรบเจ็ทของเยอรมันรุ่นใหม่ และเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องบินที่มีอยู่เดิม เครื่องยนต์นี้ใช้ส่วนคอมเพรสเซอร์แบบ "แนวทแยง" ที่เป็นเอกลักษณ์ ซึ่งรวมคุณสมบัติของทั้งคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงและแบบไหลตามแกนสำหรับเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท แต่ก็ยังคงอยู่บนแท่นทดสอบ โดยมีการผลิตออกมาเพียงประมาณสิบเก้าเครื่องเท่านั้น
ในสหราชอาณาจักร เครื่องยนต์แบบไหลตามแกนเครื่องแรกของพวกเขา คือMetrovick F.2เริ่มใช้งานในปี 1941 และบินครั้งแรกในปี 1943 แม้ว่าจะมีกำลังมากกว่าเครื่องยนต์แบบแรงเหวี่ยงในขณะนั้น แต่กระทรวงก็พิจารณาว่าความซับซ้อนและความไม่น่าเชื่อถือของมันเป็นข้อเสียในยามสงคราม งานวิจัยที่ Metrovick นำไปสู่ เครื่องยนต์ Armstrong Siddeley Sapphireซึ่งจะถูกผลิตในสหรัฐอเมริกาในชื่อ J65
หลังสงครามโลกครั้งที่สอง
หลังสงครามสิ้นสุดลง เครื่องบินเจ็ทและเครื่องยนต์เจ็ทของเยอรมนีได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางโดยฝ่ายสัมพันธมิตรผู้ชนะสงคราม และมีส่วนช่วยในการพัฒนาเครื่องบินขับไล่เจ็ทรุ่นแรกๆ ของโซเวียต (ดูArkhip Lyulka ) และสหรัฐอเมริกา มรดกของเครื่องยนต์แบบไหลตามแกนนั้นเห็นได้จากข้อเท็จจริงที่ว่า เครื่องยนต์เจ็ทเกือบทั้งหมดบนเครื่องบินปีกตรึงได้รับแรงบันดาลใจจากดีไซน์นี้
เครื่องยนต์แบบแรงเหวี่ยงได้รับการพัฒนาขึ้นอย่างมากนับตั้งแต่เริ่มใช้งานครั้งแรก ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีแบริ่ง ทำให้ความเร็วรอบของเพลาเครื่องยนต์เพิ่มขึ้นอย่างมาก ส่งผลให้เส้นผ่านศูนย์กลางของคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงลดลงอย่างมาก ความยาวของเครื่องยนต์ที่สั้นยังคงเป็นข้อได้เปรียบของการออกแบบนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในเฮลิคอปเตอร์ ซึ่งขนาดโดยรวมมีความสำคัญมากกว่าพื้นที่หน้าตัด นอกจากนี้ เนื่องจากชิ้นส่วนของเครื่องยนต์มีความแข็งแรงทนทานกว่า จึงมีโอกาสเกิดความเสียหายจากสิ่งแปลกปลอม น้อย กว่าเครื่องยนต์แบบคอมเพรสเซอร์แบบไหลตามแนวแกน
แม้ว่าการออกแบบของเยอรมันจะล้ำหน้ากว่าในด้านอากาศพลศาสตร์ แต่การผสมผสานระหว่างความเรียบง่ายและการขาดแคลนโลหะหายากที่จำเป็นสำหรับการผลิตโลหะขั้นสูง (เช่นทังสเตนโครเมียมและไทเทเนียม ) สำหรับชิ้นส่วนที่มีความเค้นสูง เช่น ใบพัดกังหันและแบริ่งเป็นต้น ทำให้เครื่องยนต์เยอรมันที่ผลิตในภายหลังมีอายุการใช้งานสั้นและต้องเปลี่ยนหลังจากใช้งานเพียง 10-25 ชั่วโมง เครื่องยนต์ของอังกฤษยังถูกผลิตอย่างแพร่หลายภายใต้ลิขสิทธิ์ในสหรัฐอเมริกา (ดูภารกิจ Tizard ) และขายให้กับสหภาพโซเวียต ซึ่งได้ทำการวิศวกรรมย้อนกลับ โดยเครื่องยนต์Neneถูกนำไปใช้ในเครื่องบินMiG-15 ที่มีชื่อเสียง การออกแบบของอเมริกาและโซเวียต ซึ่งส่วนใหญ่เป็นแบบไหลตามแนวแกนอิสระ ต่างพยายามที่จะบรรลุประสิทธิภาพที่เหนือกว่าจนถึงทศวรรษ 1960 แม้ว่าเครื่องยนต์General Electric J47จะให้บริการที่ยอดเยี่ยมในเครื่องบินF-86 Sabreในทศวรรษ 1950 ก็ตาม
ในช่วงทศวรรษ 1950 เครื่องยนต์เจ็ทเกือบจะถูกนำมาใช้ในเครื่องบินรบอย่างแพร่หลาย ยกเว้นเครื่องบินขนส่งสินค้า เครื่องบินติดต่อสื่อสาร และเครื่องบินเฉพาะทางประเภทอื่นๆ ในขณะนั้น เครื่องบินเจ็ทบางรุ่นที่ออกแบบโดยอังกฤษได้รับการอนุมัติให้ใช้ในเครื่องบินพลเรือนแล้ว และปรากฏในรุ่นแรกๆ เช่นde Havilland CometและAvro Canada Jetlinerในช่วงทศวรรษ 1960 เครื่องบินพลเรือนขนาดใหญ่ทั้งหมดก็ใช้เครื่องยนต์เจ็ท ทำให้เครื่องยนต์ลูกสูบเหลืออยู่ในบทบาทเฉพาะกลุ่มที่มีต้นทุนต่ำ เช่นเครื่องบินขนส่งสินค้า
ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงของเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ตเดิมทีแย่กว่าเครื่องยนต์ลูกสูบ โดยแลกความเร็วที่สูงขึ้นกับการใช้เชื้อเพลิงมากขึ้น แต่ในช่วงทศวรรษ 1970 ได้มีการพัฒนา เครื่องยนต์ บายพาสสูงในเครื่องบินโดยสารเจ็ตซึ่งทำให้มีประสิทธิภาพเท่าเทียมกันและสูงกว่าที่ระดับความสูงมาก ทำให้สามารถบินตรงได้นานขึ้นมาก[ 18 ]การปรับปรุง เครื่องยนต์ เทอร์โบพร็อปทำให้เครื่องยนต์ลูกสูบหมดความสำคัญไปโดยสิ้นเชิง เหลือเพียงการใช้งานในเครื่องบินขนาดเล็กที่สุดสำหรับการบินทั่วไปและการใช้งานบางอย่างในเครื่องบินโดรน