燃气涡轮发动机，任何使用气体作为使涡轮旋转的工作流体的内燃机。该术语通常还用于描述由至少压缩机，燃烧室和涡轮机组成的完整的内燃机。
一般特征
可以从燃气涡轮发动机获得有用的功或推进推力。它可以驱动发电机，泵或螺旋桨，或者在纯喷气飞机发动机的情况下，可以通过加速通过喷嘴的涡轮机排气流来产生推力。这样的发动机可以产生大量的动力，对于相同的输出，这种发动机要比往复式内燃机更小，更轻。往复式发动机取决于活塞的上下运动，然后必须通过曲轴装置将其转换为旋转运动，而燃气轮机直接提供旋转轴动力。尽管从概念上讲燃气涡轮发动机是一种简单的设备，但由于在运行过程中会遇到高温和应力，因此必须使用昂贵的材料仔细设计和制造高效设备的组件。因此，燃气涡轮发动机的安装通常仅限于大型机组，因为它们具有成本效益。
燃气涡轮发动机循环
理想的简单开放式燃气轮机发动机
大多数燃气轮机以开放循环运行，在开放循环中，空气从大气中获取，在离心式或轴流式压缩机中进行压缩，然后送入燃烧室。在此，添加燃料并与一部分空气在基本恒定的压力下燃烧。需要额外的压缩空气，该压缩空气绕过燃烧区，然后与非常热的燃烧气体混合，以使燃烧室出口（实际上是涡轮机入口）温度保持足够低的温度，以允许涡轮机连续运行。如果该装置产生轴动力，燃烧产物（主要是空气）在涡轮机中膨胀到大气压。透平的大部分输出是压缩机运行所必需的。只有其余的可用于向发电机，泵或其他设备提供轴功。在喷气发动机中，涡轮机设计为提供恰到好处的输出以驱动压缩机和辅助设备。然后，气流以中等压力（高于局部大气压）离开涡轮，并通过喷嘴供入以产生推力。
首先考虑在这种简单的布雷顿循环中没有任何损失地运行的理想化燃气涡轮发动机。例如，如果空气在15摄氏度和大气压下进入压缩机并被压缩到1兆帕，则它会以恒定压力从燃料中吸收热量，直到温度达到1,100摄氏度，然后再通过涡轮膨胀回大气。压力。对于每千瓦的有用功率，这种理想化的装置将需要1.68千瓦的涡轮机输出，而吸收0.68千瓦的水来驱动压缩机。单元的热效率（产生的净功除以通过燃料添加的能量）将达到48％。
实际的简单开放周期性能
如果对于在相同压力和温度极限之间运行的设备，压缩机和涡轮机的效率只有80％（即，理想压缩机的功等于实际功的0.8倍，而涡轮的实际输出是理想功率的0.8倍） ，即使所有其他组件仍然理想，情况也将发生巨大变化。对于产生的每千瓦净功率，涡轮机现在必须产生2.71千瓦的功率，而压缩机的工作功率为1.71千瓦。热效率下降到25.9％。这说明了高效压缩机和涡轮机的重要性。从历史上看，设计高效压缩机甚至比高效涡轮机更加困难，这延迟了燃气涡轮发动机的开发。在设计条件下，现代机组的压缩机效率可以达到86-88％，涡轮机效率可以达到88-90％。
可以通过提高涡轮机入口温度来提高效率和功率输出。但是，所有材料都会在非常高的温度下失去强度，并且由于涡轮机叶片会高速运转并承受严重的离心应力，因此，高于1100°C的涡轮机入口温度需要特殊的叶片冷却。可以看出，对于每个最大的涡轮入口温度，也存在一个最佳压力比。具有叶片冷却的现代飞机燃气涡轮机在涡轮机入口温度高于1,370°C且压力比约为30：1的情况下运行。
