航空发动机是飞机的心脏，是建立在工程热物理学、化学、材料学、结构力学、信息科学、机械制造等等多个学科最顶尖技术基础之上的综合高技术产品，具有价值高昂、研制周期长、技术复杂、材料高端等特点，被誉为“工业之花”、“皇冠上的明珠”，是一个国家工业基础、科技水平、经济和国防实力的重要标志。人类在航空领域的每一次重大的革命性进展，无不与航空发动机技术的突破和进步紧密相关。当前，世界上已有20多个国家可制造飞机，但能够独立研制航空发动机的国家仅有英、法、美、俄、中5个联合国常任理事国。

    图1：航空发动机结构与原理

    在过去100年里，人类所使用的主要的航空发动机，基本上分为活塞式发动机与喷气式发动机两大类。以1903年莱特兄弟“飞行者”1号所用的发动机为重要起点，到上世纪40年代末，活塞式发动机达到发展的顶峰，年产量达数十万台，装备上百万架飞机。

    图2：航空发动机的分类

    由于活塞式发动机的根本原理限制了其速度的提升（难以接近或超过声速），此后60年，功率更大、重量更轻、高速性能更好的涡轮发动机逐步取代了活塞式发动机。在技术发展的推动下，涡轮喷气、涡轮风扇、涡轮螺旋桨、涡轮轴和桨扇发动机在不同时期、不同飞行领域内发挥着各自的作用，使航空器性能不断跨越新台阶。

    在世界范围内，军用航空发动机往往是先于战斗机进行研制，以配合战斗机对动力性能的需求，因此其发展历程与战斗机的发展分代有明显对应关系。二战结束后，战斗机进入喷气时代，但东西方两大阵营的冷战，使得对于喷气式战斗机的划代出现了两种标准，一种是前苏联（俄罗斯）的五代标准，一种是美国的四代标准，而美国目前也逐步转为五代标准。

    近几年来，美国对战机的分代逐渐转为新的五代标准，美国官方、媒体等都越来越广泛的使用“第五代战斗机”的说法。曾任美国航空航天博物馆馆长、现为美国国家航空协会主席的沃尔特?博伊恩撰写《代沟》一文，系统回顾并总结了世界喷气式战斗机的发展史，明确将喷气式战斗机划分为五代（F-15、F-16为四代，F-22为五代）；美国空军协会官方刊物《空军》杂志责任编辑约翰-特帕克为该刊撰写的《第六代战斗机》一文中，将F-22称为五代战机；美国国防部在其2011年的《中国军力报告》中，将F-11、Su-27称为四代战机，将歼-20划为五代；等等。

    相较于军用航空发动机首要追求性能，民用发动机则对维护、费用和寿命等可靠性和经济性指标有更高要求，先进性则处于次要地位。基于这些不同的需求，军用发动机往往是小涵道比发动机，体积小、推力大、油耗高、寿命短、维护时间间隔短，而且工作状态变化范围很大，可以为飞机提供各种速度和姿态下所需的动力；而大型民用飞机用的是大涵道比发动机，体积大、推力小、油耗低、寿命长、维护时间间隔长，工作状态变化范围很小，更适合提供飞机相对平稳的飞行动力。

    燃气轮机通常是由航空发动机衍生出来而后独立发展的高技术产品。如罗罗公司生产的MT30燃气轮机即是由其用于波音777的航空发动机Trent800去掉前端风扇衍生而来，二者的通用件达80%。燃气轮机和航空发动机的工作原理基本相同，其核心技术也有相似之处。本质上都是将燃料的化学能转化为燃气的热能和势能，再利用燃气推动涡轮膨胀做功，并最终将能量转变为发动机的推力或者对外做功。燃气轮机研制的瓶颈和难点也同样是航空发动机研制的难点。

    由于与航空发动机同样具有质量轻、功率大、污染小、起动快、加速性好、可靠性高等相似的技术要求，以及随着第二次世界大战后航空发动机技术快速发展和产品不断成熟，燃气轮机的两个发展方向都与航空发动机紧密相关：轻型燃气轮机由成熟航空发动机改型研制，功率约在50MW范围内，主要用于工业发电、舰船推进、油气输送、坦克战车等领域，罗罗、GE、普惠是主要的研制生产公司；重型燃气轮机移则移植航空发动机技术进行大力开发，功率约在50MW以上，目的是满足城市公用电网需要，主要由三菱重工、GE动力、西门子、阿尔斯通等公司开发。

    此外，按进口温度分类：燃气轮机大致为：900℃的A级、1000℃的B级、1100℃的C级、1200℃级的D型（如：M701D）燃气轮机，1300℃级的E型和1400℃级的F型（如：M501F/M701F）燃气轮机，以后还有采用回收型蒸汽冷却燃烧器、进口温度1500℃级别的G型（如：M501G/M701G）燃气轮机，在此基础上还开发出1500℃级H型（如：M701H）燃气轮机。

    图3：燃气轮机发展途径与应用领域

    表1：燃气轮机分级

    舰船。在军民用船舶中，燃气轮机首先用于军用舰艇。燃气轮机具有功率密度高、启动速度快、噪声低频分量低三大先天优势，非常吻合军用舰船对启动速度、航行速度、加减速性能等动力性能及防探测性能的要求。老牌海军强国如美国海军、英国海军、日本海上自卫队的主力水面战舰早已完成动力燃气轮机化。

    电力。燃气轮机电站具有技术先进、效率高、污染少等特点。在发电行业，基本负荷发电以大功率重型燃气轮机为主，调峰发电以航改燃轻型燃气轮机为主。

    油气输送。石油和天然气采用管道输送是成本最低的一种输送方法，因而得到了极其广泛的应用。为使管道输送能连续运行，就必须有增压站将油、气增压。中小型输气增压站常用电动机、天然气发动机、柴油机和燃气轮机，其中较大功率者以燃气轮机最为合适，尤其是功率大于6MW以上时，毫无例外地用燃气轮机。

    坦克机车动力。此外燃气轮机还可用作军用坦克和装甲车辆的动力，如美国的M1坦克、俄罗斯的T-80坦克都是采用燃气轮机动力。