Whittle W.2/700-motorn flög i Gloster E.28./39, det första brittiska flygplanet som flög med en turbojetmotor, och Gloster Meteor.
I 1928 lade RAF College Cranwell-kadetten Frank Whittle formellt fram sina idéer om en turbojetmotor för sina överordnade. I oktober 1929 utvecklade han sina idéer ytterligare. Den 16 januari 1930 i England lämnade Whittle in sitt första patent (som beviljades 1932). Patentet visade en tvåstegs axialkompressor som matar en enkelsidig centrifugalkompressor. Praktiska axialkompressorer möjliggjordes genom idéer från A.A. Griffith i en banbrytande artikel från 1926 (”An Aerodynamic Theory of Turbine Design”). Whittle skulle senare koncentrera sig på den enklare centrifugalkompressorn, av olika praktiska skäl. Whittle hade sin första motor igång i april 1937. Den var vätskedriven och innehöll en fristående bränslepump. Whittles team upplevde nästan panik när motorn inte stannade, utan accelererade även efter att bränslet stängts av. Det visade sig att bränsle hade läckt in i motorn och samlats i pooler.
Heinkel He 178, världens första flygplan som flög enbart på turbojetkraft.
Under 1935 påbörjade Hans von Ohain arbetet med en liknande konstruktion i Tyskland, och det hävdas ofta att han inte kände till Whittles arbete. Ohain sade att han inte hade läst Whittles patent, och Whittle trodde honom (Frank Whittle 1907-1996). Whittles patent fanns dock i tyska bibliotek, och Whittles son misstänkte att Ohain hade läst eller hört talas om det.
År senare medgav von Ohain i sin biografi att det var så. Författaren Margaret Conner konstaterar ″Ohains patentadvokat råkade på ett Whittle-patent under de år då von Ohain-patenten formulerades”. Von Ohain själv citeras för att ha sagt: ”Vi tyckte att det såg ut som ett patent på en idé” ”Vi tyckte att man inte arbetade seriöst med det”. Eftersom Ohains patent inte lämnades in förrän 1935 visar detta erkännande tydligt att han hade läst Whittles patent och till och med kritiserat det i detalj innan han lämnade in sitt eget patent och cirka två år innan hans egen motor gick i gång.
VON OHAIN: ″Våra patentanspråk var tvungna att begränsas jämfört med Whittles, eftersom Whittle visade vissa saker”. ”När jag såg Whittles patent var jag nästan övertygad om att det hade något att göra med gränsskiktssugkombinationer. Det hade en radialflödeskompressor med två flöden, dubbla ingångsflöden, som såg monstruös ut ur motorsynpunkt. Dess flödesomvändning såg för oss ut att vara en oönskad sak, men det visade sig att det inte var så illa efteråt även om det gav några mindre instabilitetsproblem.″
Hans första anordning var strikt experimentell och kunde bara köras med extern kraft, men han kunde demonstrera det grundläggande konceptet. Ohain presenterades sedan för Ernst Heinkel, en av de större flygplansindustrierna på den tiden, som omedelbart såg löftet i konstruktionen. Heinkel hade nyligen köpt motorföretaget Hirth, och Ohain och hans mästarmekaniker Max Hahn etablerades där som en ny avdelning av Hirth-företaget. De hade sin första centrifugalmotor HeS 1 igång i september 1937. Till skillnad från Whittles konstruktion använde Ohain vätgas som bränsle, som tillfördes under externt tryck. Deras efterföljande konstruktioner kulminerade i den bensindrivna HeS 3 på 5 kN, som monterades på Heinkels enkla och kompakta He 178-flygkropp och flögs av Erich Warsitz tidigt på morgonen den 27 augusti 1939 från Rostock-Marienehe-flygfältet, en imponerande kort utvecklingstid. He 178 var världens första turbojetdrivna flygplan som flög.
Världens första turbopropflygplan var Jendrassik Cs-1 som konstruerades av den ungerske mekaniska ingenjören György Jendrassik. Det tillverkades och testades i Ganz-fabriken i Budapest mellan 1938 och 1942. Den var planerad att passa i Varga RMI-1 X/H, ett tvåmotorigt spaningsbombplan med två motorer som konstruerades av László Varga 1940, men programmet avbröts. Jendrassik hade också konstruerat en småskalig 75 kW turbopropmotor 1937.
Whittles motor började se användbar ut och hans Power Jets Ltd. började få pengar från Air Ministry. År 1941 kom en flygbar version av motorn kallad W.1, med en dragkraft på 4 kN (1000 lbf), monterades på Gloster E28/39-flygplanet som byggdes speciellt för den och flög för första gången den 15 maj 1941 vid RAF Cranwell.
En bild av en tidig centrifugalmotor (DH Goblin II) som är sektionerad för att visa de inre komponenterna.
Den brittiske flygmotorkonstruktören Frank Halford, som arbetade utifrån Whittles idéer, utvecklade en ”rakt igenom”-version av centrifugalstrålen; hans konstruktion blev de Havilland Goblin.
Ett problem med båda dessa tidiga konstruktioner, som kallas centrifugalflödesmotorer, var att kompressorn fungerade genom att accelerera luften utåt från det centrala intaget till motorns yttre periferi, där luften sedan komprimerades av en divergerande kanaluppsättning, vilket omvandlade dess hastighet till tryck. En fördel med denna konstruktion var att den redan var välkänd, eftersom den redan hade införts i centrifugalkompressorer, som då användes i stor utsträckning i kolvmotorer. Med tanke på de tidiga tekniska begränsningarna av motorns axelvarvtal behövde kompressorn dock ha en mycket stor diameter för att producera den effekt som krävdes. Detta innebar att motorerna hade en stor frontyta, vilket gjorde dem mindre användbara som flygplansmotorer på grund av luftmotståndet. Ytterligare en nackdel med Whittles tidigare konstruktioner var att luftflödet vändes om genom förbränningsdelen och återigen till turbinen och avgasröret, vilket ökade komplexiteten och sänkte effektiviteten. Trots detta hade dessa typer av motorer de stora fördelarna med låg vikt, enkelhet och tillförlitlighet, och utvecklingen gick snabbt framåt mot praktiska flygdugliga konstruktioner.
En utskärmning av Junkers Jumo 004-motorn.
Österrikern Anselm Franz från Junkers motoravdelning (Junkers Motoren eller Jumo) tog itu med dessa problem genom att införa axialflödeskompressorn. I huvudsak är detta en turbin i omvänd riktning. Den luft som kommer in i motorns främre del blåses mot motorns bakre del av ett fläktsteg (konvergerande kanaler), där den krossas mot en uppsättning icke-roterande blad som kallas statorer (divergerande kanaler). Processen är inte alls lika kraftfull som centrifugalkompressorn, så ett antal av dessa par av fläktar och statorer placeras i serie för att få den nödvändiga kompressionen. Trots all den extra komplexiteten är den resulterande motorn mycket mindre i diameter och därmed mer aerodynamisk. Jumo tilldelades nästa motornummer i RLM:s nummerordning, 4, och resultatet blev Jumo 004-motorn. Efter att många mindre tekniska svårigheter hade lösts började massproduktionen av denna motor 1944 som motor för världens första jaktflygplan, Messerschmitt Me 262 (och senare världens första jetbombare, Arado Ar 234). En rad olika orsaker bidrog till att fördröja motorns tillgänglighet, och denna fördröjning ledde till att stridsflygplanet kom för sent för att på ett avgörande sätt påverka Tysklands ställning i andra världskriget. Trots detta kommer det att bli ihågkommet som den första användningen av jetmotorer i tjänst.
Företaget Heinkel-Hirth Aviation Powerplant försökte också skapa en kraftfullare turbojetmotor, Heinkel HeS 011 med en dragkraft på nästan 3 000 pund vid full effekt, mycket sent under kriget för att förbättra de framdrivningsalternativ som stod till buds för nya tyska militära jetflygplanskonstruktioner, och för att förbättra prestandan hos befintliga konstruktioner. Den använde en unik ”diagonal” kompressordel som kombinerade egenskaperna hos både centrifugal- och axialflödeskompressorer för turbojetmotorer, men förblev på testbänken och endast ett nittontal exemplar tillverkades.
I Storbritannien kördes den första axialflödesmotorn, Metrovick F.2, 1941 och flögs för första gången 1943. Även om den var kraftfullare än de centrifugalkonstruktioner som fanns på den tiden ansåg ministeriet att dess komplexitet och opålitlighet var en nackdel i krigstid. Arbetet vid Metrovick ledde till Armstrong Siddeley Sapphire-motorn som skulle byggas i USA som J65.