De Whittle W.2/700 motor vloog in de Gloster E.28/39, het eerste Britse vliegtuig dat met een turbojetmotor vloog, en de Gloster Meteor.
In 1928 legde RAF College Cranwell cadet Frank Whittle formeel zijn ideeën voor een turbojet voor aan zijn superieuren. In oktober 1929 werkte hij zijn ideeën verder uit. Op 16 januari 1930 diende Whittle in Engeland zijn eerste patent in (verleend in 1932). Het patent toonde een tweetraps axiale compressor die een enkelzijdige centrifugale compressor voedde. Praktische axiale compressoren werden mogelijk gemaakt door ideeën van A.A. Griffith in een baanbrekend artikel in 1926 (“An Aerodynamic Theory of Turbine Design”). Whittle zou zich later, om verschillende praktische redenen, alleen op de eenvoudiger centrifugale compressor concentreren. Whittle liet zijn eerste motor in april 1937 draaien. Hij liep op vloeistof en bevatte een autonome brandstofpomp. Whittle’s team was bijna in paniek toen de motor niet wilde stoppen en zelfs doorging nadat de brandstof was uitgeschakeld. Het bleek dat er brandstof in de motor was gelekt en zich in plassen had opgehoopt.
Heinkel He 178, ’s werelds eerste vliegtuig dat uitsluitend op turbinestraalkracht vloog.
In 1935 begon Hans von Ohain in Duitsland aan een soortgelijk ontwerp te werken, en vaak wordt beweerd dat hij niet op de hoogte was van het werk van Whittle. Ohain zei dat hij het patent van Whittle niet had gelezen, en Whittle geloofde hem (Frank Whittle 1907-1996). Het Whittle-patent bevond zich echter in Duitse bibliotheken, en Whittle’s zoon had vermoedens dat Ohain het had gelezen of ervan had gehoord.
Jaren later gaf von Ohain in zijn biografie toe dat dit zo was. Auteur Margaret Conner stelt ″Ohain’s octrooigemachtigde stuitte op een octrooi van Whittle in de jaren dat de octrooien van Von Ohain werden geformuleerd”. Von Ohain zelf wordt geciteerd als hij zegt: “We vonden dat het leek op een patent van een idee” “We dachten dat er niet serieus aan gewerkt werd.” Aangezien Ohains octrooi pas in 1935 werd ingediend, toont deze bekentenis duidelijk aan dat hij Whittle’s octrooi had gelezen en zelfs tot in detail had bekritiseerd voordat hij zijn eigen octrooi indiende en zo’n 2 jaar voordat zijn eigen motor liep.
VON OHAIN: ″Onze octrooiaanspraken moesten worden versmald in vergelijking met die van Whittle omdat Whittle bepaalde dingen liet zien.” “Toen ik Whittle’s patent zag, was ik er bijna van overtuigd dat het iets te maken had met grenslaag-zuigcombinaties. Hij had een radiale stromingscompressor met dubbele ingangsstroom die er vanuit motorisch oogpunt monsterlijk uitzag. Zijn stromingsomkering leek ons een ongewenste zaak, maar het bleek achteraf mee te vallen, hoewel het wat kleine instabiliteitsproblemen gaf.″
Zijn eerste apparaat was strikt experimenteel en kon alleen op externe stroom werken, maar hij kon het basisconcept demonstreren. Ohain werd toen voorgesteld aan Ernst Heinkel, een van de grotere vliegtuigindustriëlen van die tijd, die onmiddellijk de belofte van het ontwerp zag. Heinkel had onlangs de Hirth motorenfabriek gekocht, en Ohain en zijn meester machinist Max Hahn werden daar opgezet als een nieuwe divisie van het Hirth bedrijf. Zij hadden hun eerste HeS 1 centrifugaal motor draaiende in september 1937. In tegenstelling tot Whittle’s ontwerp, gebruikte Ohain waterstof als brandstof, aangevoerd onder externe druk. Hun latere ontwerpen culmineerden in de op benzine lopende HeS 3 van 1.100 lbf (5 kN), die werd gemonteerd op Heinkel’s eenvoudige en compacte He 178 casco en gevlogen door Erich Warsitz in de vroege ochtend van 27 augustus 1939, vanaf het vliegveld Rostock-Marienehe, een indrukwekkend korte tijd voor ontwikkeling. De He 178 was ’s werelds eerste vliegtuig met turbinestraalaandrijving dat vloog.
De eerste turboprop ter wereld was de Jendrassik Cs-1, ontworpen door de Hongaarse werktuigbouwkundig ingenieur György Jendrassik. Het werd geproduceerd en getest in de Ganz fabriek in Boedapest tussen 1938 en 1942. Het was gepland om te worden gemonteerd op de Varga RMI-1 X/H tweemotorige verkenningsbommenwerper ontworpen door László Varga in 1940, maar het programma werd geannuleerd. Jendrassik had ook een kleinschalige 75 kW turboprop ontworpen in 1937.
Whittle’s motor begon bruikbaar te lijken en zijn Power Jets Ltd. begon geld te ontvangen van het Air Ministry. In 1941, een vliegbare versie van de motor genaamd de W.1, die een stuwkracht van 4 kN (1000 lbf) kon leveren, in het speciaal voor hem gebouwde Gloster E28/39 casco ingebouwd en vloog voor het eerst op 15 mei 1941 op RAF Cranwell.
Een foto van een vroege centrifugaalmotor (DH Goblin II) met doorsnede om de interne componenten te tonen.
De Britse ontwerper van vliegtuigmotoren, Frank Halford, ontwikkelde op basis van de ideeën van Whittle een “rechtdoor”-versie van de centrifugaalmotor; zijn ontwerp werd de de Havilland Goblin.
Eén probleem met deze beide vroege ontwerpen, die centrifugaal-stromingsmotoren worden genoemd, was dat de compressor werkte door lucht vanuit de centrale inlaat naar buiten te versnellen naar de buitenste periferie van de motor, waar de lucht vervolgens werd samengeperst door een divergerende kanaalopstelling, waardoor de snelheid in druk werd omgezet. Een voordeel van dit ontwerp was dat het reeds goed bekend was, aangezien het reeds was toegepast in centrifugale drukvullers, die toen op grote schaal in zuigermotoren werden gebruikt. Gezien de vroege technologische beperkingen op het toerental van de as van de motor, moest de compressor echter een zeer grote diameter hebben om het vereiste vermogen te produceren. Dit betekende dat de motoren een groot frontaal oppervlak hadden, waardoor ze minder bruikbaar waren als vliegtuigmotor vanwege de luchtweerstand. Een ander nadeel van de eerdere Whittle-ontwerpen was dat de luchtstroom werd omgekeerd door het verbrandingsgedeelte en weer naar de turbine en de uitlaat, wat de complexiteit vergrootte en de efficiëntie verminderde. Niettemin hadden deze motortypen de grote voordelen van licht gewicht, eenvoud en betrouwbaarheid, en de ontwikkeling vorderde snel tot praktische luchtwaardige ontwerpen.
Een uitsnede van de Junkers Jumo 004 motor.
De Oostenrijker Anselm Franz van de motorafdeling van Junkers (Junkers Motoren of Jumo) pakte deze problemen aan met de introductie van de axiale-flow compressor. In wezen is dit een turbine in omgekeerde richting. Lucht die aan de voorkant van de motor binnenkomt, wordt door een ventilatortrap naar de achterkant van de motor geblazen (convergerende kanalen), waar ze wordt geplet tegen een stel niet-roterende schoepen, stators genaamd (divergerende kanalen). Dit proces is bij lange na niet zo krachtig als de centrifugale compressor, zodat een aantal van deze paren ventilatoren en stators in serie worden geplaatst om de benodigde compressie te verkrijgen. Zelfs met alle toegevoegde complexiteit is de resulterende motor veel kleiner in diameter en dus aerodynamischer. Jumo kreeg het volgende motornummer in de nummerreeks van het RLM toegewezen, 4, en het resultaat was de Jumo 004 motor. Nadat vele kleinere technische moeilijkheden waren opgelost, werd in 1944 begonnen met de massaproductie van deze motor als krachtbron voor ’s werelds eerste straaljager, de Messerschmitt Me 262 (en later ’s werelds eerste straaljager, de Arado Ar 234). Door verschillende oorzaken kwam de motor te laat beschikbaar, waardoor het jachtvliegtuig te laat kwam om een beslissende invloed te hebben op de Duitse positie in de Tweede Wereldoorlog. Niettemin zal het worden herinnerd als het eerste gebruik van straalmotoren in dienst.
De Heinkel-Hirth luchtvaart motor bedrijf probeerde ook een meer krachtige turbojet-motor te maken, de Heinkel HeS 011 van bijna 3.000 pond stuwkracht op vol vermogen, zeer laat in de oorlog om de voortstuwing opties beschikbaar voor nieuwe Duitse militaire straalvliegtuig ontwerpen te verbeteren, en om de prestaties van bestaande ontwerpen te verbeteren. Het gebruikte een unieke “diagonale” compressor sectie die de kenmerken van zowel centrifugale als axiale stroming compressor lay-outs voor turbojet motoren combineerde, maar bleef op de testbank, met slechts een negentiental exemplaren ooit geproduceerd.
In het Verenigd Koninkrijk, hun eerste axiale stroming motor, de Metrovick F.2, liep in 1941 en werd voor het eerst gevlogen in 1943. Hoewel krachtiger dan de centrifugaalontwerpen van die tijd, beschouwde het ministerie de complexiteit en onbetrouwbaarheid ervan als een nadeel in oorlogstijd. Het werk bij Metrovick leidde tot de Armstrong Siddeley Sapphire motor die in de VS zou worden gebouwd als de J65.