前面几篇介绍的涡轮喷气发动机在上世纪50~60年代军民用飞机发展中占有重要地位,但它也有严重的缺点,主要是经济性差,即耗油率较高。耗油率高的原因不难理解,因为涡喷发动机的推力是从高速喷出的燃气得到的,喷气速度越高,推力也就越大。高速、高温的燃气由尾喷口排出发动机,使大量的能量白白进入大气,无疑造成能量的损失。

      为了解决这个问题,各国竞相开展研究,制造出新的涡轮风扇发动机,又称内外涵发动机,其构造特点是在普通涡喷发动机基础上加装由涡轮带动的风扇和一个外涵道。空气分两路进入发动机,一路通过内涵道(压气机、燃烧室、涡轮组成的核心机),另一路进入外涵道,最后通过共同的喷管喷出。与涡喷发动机相比,涡轮风扇发动机的经济性有较大的改善,耗油率降低约三分之一。

      涡扇发动机的发展是从民用发动机开始的,英国率先启动对涡扇发动机的研究。早在1945年,英国就开始对涡扇发动机进行探索性研究,   1948年设计出涡扇发动机的原型机RB.80,1950年利用研制埃汶涡喷发动机的经验和RB.80计划的技术成果正式开始研制RCo.2“康维”发动机。1953年,“康维”进行了第一次地面试车。又经过了6年的精雕细刻,1959年9月“康维”MK508才最终定型。“康维”采用了双转子前风扇的总体结构,函道比为0.3~0.6,推重比为3.83,地面台架最大推力为77.9千牛,高空巡航推力为28.9千牛,压气机总增压比为14,风扇总增压比为1.90,而且英国人还在“康维”上首次采用了气冷的涡轮叶片。

      “康维”发动机有从RCo.11到RCo.43 Mk 550共9种不同型别,相对推力从1加大到1.26,分别装在“胜利者”B2、波音707、DC-8、VC-10和超VC-10等军民用飞机上。函道比从RCo.12的0.3∶1增加到RCo 42的0.6∶1。函道比的提高有助于改善耗油率,并且由于降低喷气速度而减小喷气噪声。

      “康维”沿袭罗罗公司以河流命名发动机的惯例,是世界上第一种进入服役的涡轮风扇发动机,尽管由于美国第一台涡轮风扇发动机JT3D的交付,装“康维”发动机的波音707和DC-8只有69架,但它是第一个获准维修间隔时间超过1万小时的商用发动机。

      第一批涡扇发动机中另一种最成功的是美国普惠公司研制的JT3D。有了JT3D,才成就了总产量达到1011架的波音707,使它成为航空发展史上的一个里程碑,也为后来整个波音客机机队奠定了基础。

      美国开发涡扇发动机比英国晚,但技术起点高。普惠公司利用自己在涡喷发动机上的技术储备,采用了十分成熟的J57作为新涡扇发动机的内涵核心发动机。1960年7月,JT3D问世,最终定型时间比“康维”晚几个月,可是性能却大大提高。JT3D也采用了双轴前风扇设计,地面台架最大推力80千牛,高空巡航推力20千牛,推重比4.22,函道比1.37,压气机总增压比13.55,风扇总增压比1.74。

      波音707原来装JT3C涡喷发动机,与JT3C相比,JT3D起飞推力增大50%,巡航推力增大27%,巡航耗油率降低13%,由此给飞机带来的改进是:最大航程增加27.6%,爬升率提高110%,最大巡航速度提高8.2%,起飞滑跑距离减小29.4%。

      JT3D的用处很广,不仅装在民用的波音707、DC-8飞机上,后期的B-52H轰炸机以及C-141A军用运输机、E-3A预警机等军用飞机也装JT3D的军用型TF-33发动机。

      在全球各大发动机供应商都热衷研制涡扇发动机的高潮中,美国另一家发动机巨头通用电气公司也不失时机地推出了自己的第一代涡扇发动机CJ805-23。与众不同的地方就在于CJ805-23的风扇位置,它是唯一采用后风扇设计的涡扇发动机。