燃气涡轮发动机本质上是一种热力发动机，用空气作为提供推力的工作流体。为达此目的，必须将通过发动机的空气加速；这意味着增加空气的速度即动能。为了达到这种增加，首先要增加压力能，继之加入热能，最后，再以高速喷气流的形式转变成动能。
本文以不带加力的涡喷发动机为例，介绍相关热力循环。
如果做以下假设：
在整个过程中如果不考虑流动损失；
整个过程中认为气体的成分与比热容不发生变化；
尾喷管出口压力与大气压力一致。
则可认为是理想循环也可称为布莱顿循环或定压加热循环。该循环由四个过程组成，p-v图和T-s图如下图所示。
图中，A-B是绝热压缩过程，在进气道与压气机中进行的；B-C是在燃烧室中进行的定压加热过程；C-D是绝热膨胀过程，主要在涡轮中与喷管中进行的；D-A在大气中进行的定压放热过程。
布雷顿循环的循环功（即p-v图围成的面积）：
表明燃气涡轮发动机的理想循功取决于发动机的增压比与加热比。由布雷顿循环的热效率可得：
表明燃气涡轮发动机的理想循环热效率取决于发动机的增压比。
理想循环功与加热比和增压比的关系
得出：
增压比一定，加热比愈大，循环功愈大。因为加热比愈大，加入的热量就愈多，如果循环的热效率一定，则转变为机械能的部分也就愈多；
加热比一定时，循环功随增压比变化的曲线有最大值。使循环功达到最大值时的增压比称为最佳增压比Πopt。增压比低于最佳增压比时，循环功随增压比的增高而增大，超过最佳增压比后，继续加大增压比，循环功反而减小。
实际上在发动机工作过程中，气体的成分会发生变化，热容比也会随着气体成分和温度的变化而发生变化，还存在着流动损失。为此，在分析发动机中的实际循环时，要考虑流动损失和热容比的变化，在理想循环的基础上做如下处理:
在整个压缩过程中，认为是绝热的多变过程;
在整个膨胀过程中，也认为是绝热的多变过程;
燃烧室中由于流动损失和加热热阻存在，加热伴随气流总压损失，该损失可折算到膨胀过程中。
在上述条件下，实际循环的p-v图和T-s图，如下图所示。
涡喷发动机实际循环的有效功：（存在流动损失，面积不等于实际循环功）
对涡喷发动机，有效功完全用来增加流过发动机气体的动能；
对涡扇发动机，一部分有效功用来驱动外涵风扇；
对涡轮螺旋桨发动机，有效功大部分用来驱动螺旋桨，小部分用于增加气体动能；
而对涡轮轴发动机，实际循环的全部有效功绝大部分用来驱动直升机的旋翼。
涡喷发动机实际循环的热效率：
影响发动机实际循环有效功功与热效率的因素主要有四个：涡轮前燃气总温，增压比，压气机效率与涡轮效率。
下图的气流图展示了空气的温度和压力在一台发动机中的变化，由于气流是连续的，速度变化就体现出体积变化。
发生这些变化时的效率将决定压力、体积和温度间所要求的关系能达到何等程度。就一效率较高的压气机而言，输入给定的功，即在空气的温度升高一定的条件下产生的压力就比较高。反之，涡轮利用膨胀燃气的效率愈高，在给定的燃气压降下输出的功也就愈多。
参考文献
[1] The Jet engine. Fifth edition. ROLLS-ROYCE plc, 1986.
[2] 朱之丽, 陈敏, 唐海龙等. 航空燃气涡轮发动机工作原理及性能. 第2版. 上海交通大学出版社, 2018.
[3] 黄燕晓, 翟红春. 航空发动机原理与结构. 航空工业出版社, 2015.
主编｜星辰时客
排版&校对｜王洋芋
