Le moteur Whittle W.2/700 a volé dans le Gloster E.28./39, le premier avion britannique à voler avec un turboréacteur, et le Gloster Meteor.
En 1928, le cadet du RAF College Cranwell, Frank Whittle, soumet officiellement ses idées pour un turboréacteur à ses supérieurs. En octobre 1929, il développe davantage ses idées. Le 16 janvier 1930 en Angleterre, Whittle a soumis son premier brevet (accordé en 1932). Le brevet montrait un compresseur axial à deux étages alimentant un compresseur centrifuge à un seul côté. Les compresseurs axiaux pratiques ont été rendus possibles par les idées de A.A. Griffith dans un article fondamental de 1926 (« An Aerodynamic Theory of Turbine Design »). Whittle se concentrera plus tard uniquement sur le compresseur centrifuge, plus simple, pour diverses raisons pratiques. Whittle a fait fonctionner son premier moteur en avril 1937. Il était alimenté en liquide et comprenait une pompe à carburant autonome. L’équipe de Whittle a frôlé la panique lorsque le moteur ne s’est pas arrêté, accélérant même après que le carburant ait été coupé. Il s’est avéré que le carburant avait fui dans le moteur et s’était accumulé dans des piscines.
Heinkel He 178, le premier avion au monde à voler uniquement grâce à la puissance du turboréacteur.
En 1935, Hans von Ohain a commencé à travailler sur une conception similaire en Allemagne, et il est souvent affirmé qu’il n’était pas au courant du travail de Whittle. Ohain a déclaré qu’il n’avait pas lu le brevet de Whittle, et Whittle l’a cru (Frank Whittle 1907-1996). Cependant, le brevet de Whittle se trouvait dans des bibliothèques allemandes, et le fils de Whittle se doutait qu’Ohain l’avait lu ou en avait entendu parler.
Des années plus tard, il a été admis par von Ohain dans sa biographie que c’était le cas. L’auteur Margaret Conner déclare ″L’avocat en brevets de Ohain est tombé sur un brevet de Whittle dans les années où les brevets de von Ohain étaient formulés « . Von Ohain lui-même aurait déclaré : « Nous avons estimé que cela ressemblait au brevet d’une idée » « Nous avons pensé que l’on ne travaillait pas sérieusement dessus. » Le brevet d’Ohain n’ayant été déposé qu’en 1935, cet aveu montre clairement qu’il avait lu le brevet de Whittle et qu’il l’avait même critiqué de manière assez détaillée avant de déposer son propre brevet et quelque 2 ans avant que son propre moteur ne fonctionne.
VON OHAIN : ″Nos revendications de brevet ont dû être réduites par rapport à celles de Whittle parce que Whittle a montré certaines choses. » « Quand j’ai vu le brevet de Whittle, j’étais presque convaincu qu’il avait quelque chose à voir avec les combinaisons d’aspiration de la couche limite. Il présentait un compresseur radial à double flux d’entrée qui semblait monstrueux du point de vue du moteur. Son inversion de flux nous semblait être une chose indésirable mais il s’est avéré que ce n’était pas si mal après bien que cela ait donné quelques problèmes mineurs d’instabilité.″
Son premier dispositif était strictement expérimental et ne pouvait fonctionner que sous une alimentation externe mais il a pu démontrer le concept de base. Ohain a ensuite été présenté à Ernst Heinkel, l’un des plus grands industriels de l’aviation de l’époque, qui a immédiatement vu la promesse de la conception. Heinkel avait récemment acheté la société de moteurs Hirth, et Ohain et son maître machiniste Max Hahn ont été installés là comme une nouvelle division de la société Hirth. Ils ont fait fonctionner leur premier moteur centrifuge HeS 1 en septembre 1937. Contrairement à la conception de Whittle, Ohain utilisait de l’hydrogène comme carburant, fourni sous pression externe. Leurs conceptions ultérieures ont abouti au HeS 3 à essence de 5 kN (1 100 lbf), qui a été monté sur la cellule simple et compacte du He 178 de Heinkel et piloté par Erich Warsitz au petit matin du 27 août 1939, depuis l’aérodrome de Rostock-Marienehe, une durée de développement impressionnante. Le He 178 a été le premier avion à turboréacteur au monde à voler.
Le premier turbopropulseur au monde était le Jendrassik Cs-1 conçu par l’ingénieur mécanique hongrois György Jendrassik. Il a été produit et testé dans l’usine Ganz de Budapest entre 1938 et 1942. Il était prévu de l’installer sur le bombardier de reconnaissance bimoteur Varga RMI-1 X/H conçu par László Varga en 1940, mais le programme a été annulé. Jendrassik avait également conçu un turbopropulseur de 75 kW à petite échelle en 1937.
Le moteur de Whittle commençait à paraître utile et sa société Power Jets Ltd. commençait à recevoir des fonds du ministère de l’Air. En 1941, une version volante du moteur appelée le W.1, capable de 1000 lbf (4 kN) de poussée, fut montée sur la cellule du Gloster E28/39 spécialement construite pour lui et vola pour la première fois le 15 mai 1941 à la RAF Cranwell.
Une image d’un premier moteur centrifuge (DH Goblin II) sectionné pour montrer ses composants internes.
Le concepteur britannique de moteurs d’avion, Frank Halford, travaillant à partir des idées de Whittle, a développé une version » à passage direct » du jet centrifuge ; sa conception est devenue le de Havilland Goblin.
Un problème avec ces deux premières conceptions, qui sont appelées moteurs à flux centrifuge, était que le compresseur fonctionnait en accélérant l’air vers l’extérieur depuis l’admission centrale vers la périphérie extérieure du moteur, où l’air était ensuite comprimé par un ensemble de conduits divergents, convertissant sa vitesse en pression. L’avantage de cette conception était qu’elle était déjà bien comprise, puisqu’elle avait été mise en œuvre dans les surcompresseurs centrifuges, alors largement utilisés sur les moteurs à piston. Cependant, étant donné les premières limitations technologiques sur la vitesse de l’arbre du moteur, le compresseur devait avoir un très grand diamètre pour produire la puissance requise. Cela signifiait que les moteurs avaient une grande surface frontale, ce qui les rendait moins utiles comme moteur d’avion en raison de la traînée. Un autre inconvénient des premiers modèles de Whittle était que le flux d’air était inversé dans la section de combustion, puis dans la turbine et le tuyau d’échappement, ce qui ajoutait de la complexité et réduisait l’efficacité. Néanmoins, ces types de moteurs présentaient les avantages majeurs de la légèreté, de la simplicité et de la fiabilité, et le développement a rapidement progressé vers des conceptions pratiques en état de navigabilité.
Une coupe du moteur Junkers Jumo 004.
L’Autrichien Anselm Franz, de la division moteurs de Junkers (Junkers Motoren ou Jumo), a résolu ces problèmes en introduisant le compresseur à flux axial. Essentiellement, il s’agit d’une turbine à l’envers. L’air entrant à l’avant du moteur est soufflé vers l’arrière du moteur par un étage de ventilation (conduits convergents), où il est écrasé contre un ensemble d’aubes non rotatives appelées stators (conduits divergents). Ce procédé est loin d’être aussi puissant que le compresseur centrifuge, c’est pourquoi un certain nombre de ces paires de ventilateurs et de stators sont placés en série pour obtenir la compression nécessaire. Malgré toute cette complexité supplémentaire, le moteur résultant a un diamètre beaucoup plus petit et est donc plus aérodynamique. Jumo s’est vu attribuer le numéro de moteur suivant dans la séquence de numérotation RLM, le 4, et le résultat fut le moteur Jumo 004. Après avoir résolu de nombreuses difficultés techniques mineures, la production en série de ce moteur a commencé en 1944 pour équiper le premier avion de combat à réaction du monde, le Messerschmitt Me 262 (et plus tard le premier avion bombardier à réaction du monde, l’Arado Ar 234). Diverses raisons ont retardé la disponibilité du moteur, ce qui a fait que le chasseur est arrivé trop tard pour avoir un impact décisif sur la position de l’Allemagne dans la Seconde Guerre mondiale. Néanmoins, on s’en souviendra comme de la première utilisation de moteurs à réaction en service.
La firme de motorisation aéronautique Heinkel-Hirth a également essayé de créer un turboréacteur plus puissant, le Heinkel HeS 011 de près de 3 000 livres de poussée à pleine puissance, très tard dans la guerre pour améliorer les options de propulsion disponibles pour les nouvelles conceptions d’avions à réaction militaires allemands, et pour améliorer les performances des conceptions existantes. Il utilisait une section de compresseur « diagonale » unique qui combinait les caractéristiques des agencements de compresseurs centrifuges et à flux axial pour les turboréacteurs, mais il est resté au banc d’essai, avec seulement quelque dix-neuf exemplaires produits.
Au Royaume-Uni, leur premier moteur à flux axial, le Metrovick F.2, a fonctionné en 1941 et a effectué son premier vol en 1943. Bien que plus puissant que les conceptions centrifuges de l’époque, le ministère considérait sa complexité et son manque de fiabilité comme un inconvénient en temps de guerre. Les travaux de Metrovick ont conduit au moteur Sapphire d’Armstrong Siddeley qui sera construit aux États-Unis sous le nom de J65.