ジェットエンジン

ジェットエンジン（英語: jet engine）とは、外部から空気を取り入れて噴流（ジェット）を生成し、その反作用を推進に利用する熱機関である。ジェットの生成エネルギーには、取り込んだ空気に含まれる酸素と燃料との化学反応（燃焼）の熱エネルギーが利用される。狭義には、空気吸い込み型の噴流エンジンだけを指す。また、主に航空機（固定翼機、回転翼機）やミサイルの推進機関または動力源として使用される。
ジェット推進は、噴流の反作用により推進力を得る。具体的には、噴流が生み出す運動量変化による反作用（反動）としての力がダクトノズルやプラグノズルに伝わり、推進力が生成される。なお、ジェット推進と同様の噴流が最終的に生成されるものであっても、熱力学的に噴流を生成していないもの、例えばプロペラやファン推力などは、通常はジェット推進には含めない。プロペラやファンは、直接的には回転翼による揚力を推力としている。
ジェット推進を利用している熱機関であっても、ジェット推進を利用しているエンジン全てがジェットエンジンと認識されているわけではなく、外部から取り込んだ空気を利用しないもの（典型的には、ロケットエンジン）は、通俗的にはジェットエンジンに含められていない。ジェットエンジンとロケットエンジンは、用途とメカニズムが異なる。具体的には、ジェットエンジンは、推進のためのジェット噴流を生成するために外部から空気を取り入れる必要があるのに対し、ロケットエンジンは酸化剤を搭載して噴出ガスの反動で進むため、宇宙空間でも使用可能である点が強調される。また、ジェットエンジンは吸気側の噴流も推進力に利用する一方、ロケットエンジンの燃焼器より前に噴流は全くない。そのため両者は構造も大気中の効率も大幅に異なり、区別して扱われる。
現代の実用ジェットエンジンでは、噴流の持続的な生成にガスタービン原動機を使っているものが多い。タービンとはラテン語の「回転するもの」という語源から来た連続回転機のことであり、連続的にガスジェットを生成できることが大きなメリットである。また、同原動機の登場により回転翼推力とジェット推力の複合出力エンジンも実現できるようになり、そこでは様々な最適化が可能なことから、多数の形式が生まれた。
さらに、ジェットエンジンは熱機関の分類（すなわち「内燃機関」か「外燃機関」か）からも独立した概念である。つまり、実用化されたジェットエンジンは基本的には内燃機関で分類されるものであったが、実用化されていないものの、原子力ジェットエンジンのような純粋な外燃機関として分類されるジェットエンジンも存在しうる。

概要

広く実用されているジェットエンジン（ターボジェット、ターボファン、ターボプロップ、ターボシャフト）は原動機にガスタービンエンジンを使用しているので、内燃機関としての仕組や熱機関としてのサイクルもそれに準じている。すなわち作業流体・酸化剤として外部から取り込んだ空気を圧縮機で加圧し、燃料（主にケロシン）と混合してブレイトンサイクルの下に連続的に燃焼させ、その燃焼ガスによるジェットの反動そのものを推力として利用したり、羽根車（タービン）を用いて回転力を生成しプロペラやファンの揚力に変換し推進力にする。そして回転力の一部は圧縮機を回転させる動力となり、自体の持続運転に使われる。
ガスタービンエンジンは（レシプロエンジンの間欠燃焼と異なり）連続燃焼による連続回転機であるため、連続的なジェットガス生成用の原動機としても最適であった。もしジェットエンジンを間欠燃焼で作るとレシプロエンジンを原動機に使うまでもなくパルスジェットを実現できる。
上記ガスタービン型の航空用エンジンに加え、エアブリージングエンジン（作業流体および酸化剤として空気を吸入・排出する内燃機関の総称でレシプロエンジンも含む）の内、なんらかの方法で空気を圧縮して燃料と混合し、燃焼後に高速の排気流を得て推力とする機関（ラムジェット、パルスジェット、モータージェットなど）もジェットエンジンとして言及される。このうち圧縮機やタービンを用いず燃焼ガスをそのまま出力として利用するラムジェットとパルスジェットはガスタービンエンジンに対してダクトエンジンに分類されることもある。タービンの入り口温度が限界に達しているために、今より高効率、超高速ジェットエンジンを目指す手段として再び注目されている。
ジェット推進とジェットエンジンは同義語ではないため、空気燃焼以外でジェットを生み、その反動を利用する推進装置のロケット（非エアブリージングエンジン）や水中翼船用のウォータージェットなどはジェットエンジンとして言及されない場合が多い。また、発電や船舶の動力として航空用ガスタービンエンジンが転用される事例も多いが、それらは回転力を利用するだけなのでジェットエンジンとは呼ばれない（単にガスタービンもしくはターボシャフトと記載される）。
航空機の操縦士や整備士の資格では、ターボジェット、ターボファン、ターボプロップ、ターボシャフトを『タービン』に分類している。
航空用エンジンには定期点検が義務づけられているが、複雑な形状の部品が入り組んでいるため内部の検査には内視鏡が必要となり、補修にも熟練工が手作業であたるなど非常に手間がかかる。

開発の歴史

ライト兄弟が1903年に初めて飛行に成功した時から第二次世界大戦頃まで、飛行機の推進装置の主流はレシプロエンジンとプロペラの組み合わせであった。飛行機の軍事的価値が高まるに従い、より高速で上昇性能も優れた機体が希求されるようになったが、レシプロエンジンの構造的制約からくる出力の頭打ちとプロペラ推進の空力的な限界により、機体の性能向上にも陰りが見え始めていた。そのような潮流の中で新しい航空機用推進機関が検討されるようになり、1930年代にはイギリスやナチス・ドイツを中心として本格的な研究・開発が始められた。
この時期に今日ロケットやジェットエンジンとして知られる噴流推進機関の基本形が考案されることとなり、ガスタービン型のジェットエンジン（ターボジェットエンジン）開発も同時に始まっている。圧縮機とタービンを備えたガスタービンの概念そのものは1791年にイギリスのジョン・バーバー によってすでに提出されていたが、それから100年以上経った1903年になってノルウェーの技術者エギディアス・エリング (Ægidius Elling) が初めて実動させることに成功した。主な困難はタービン出力から圧縮機を回転させることにあった。また、以後のガスタービン実用化に際しては耐熱合金の開発や、熱膨張によるタービンブレードの亀裂を克服する必要があった。
ガスタービン型ジェットエンジン研究の初期にはタービン出力のみで圧縮機を回転させることが難しかったため、折衷案としてレシプロエンジンによる圧縮機駆動を行うモータージェットも考案された。この形式を採用した代表的な機体は1940年に初飛行したイタリアのカプロニ・カンピーニ N.1である。当時はファシスト党のプロパガンダの影響もあってプロペラのない先進的な飛行機として注目されたが、性能は通常のレシプロ機に及ばず、ジェット流により得られる推力も微々たるものであった。なお、カプロニ・カンピーニに先立ってルーマニアのアンリ・コアンダが製作したコアンダ=1910というモータージェット機が存在し、第二次世界大戦中には日本や旧ソ連でいくつかのモータージェット機開発が見られたが、結果的に後の技術史へ大きな影響を与えることはなかった。
現代につながるジェットエンジンは、イギリス空軍の技術士官フランク・ホイットルとドイツの技術者ハンス・フォン・オハインがそれぞれ独立に考え出したターボジェットエンジンである。ホイットルは1920年代からジェットエンジンの研究を始め、1937年4月にパワージェットと呼ばれるターボジェットを完成させた。ホイットルのチームがジェットエンジンの実験を最初に行なったとき、燃料の供給を止めた後に燃料が逆流して溢れ出し、それが燃え尽きるまでエンジンが止まらずパニックになりそうになったというエピソードが残っている。一方、オハインは当時の航空機業界の大物だったエルンスト・ハインケルに招聘され、ハインケルで1936年からジェット推進機関の研究を始めた。そうしてオハインが水素燃料式のHeS 1を経て完成させたHeS 3はHe178に搭載され、同機は1939年8月に世界初のターボジェットエンジンによる飛行を成し遂げた。またホイットルが開発に参加したターボジェット機グロスター E.28/39はHe178に約2年遅れて1941年5月に本格的な飛行を行っている。
こうして第二次世界大戦後半にはドイツ、イギリス、アメリカでジェットエンジンを搭載した航空機が次々に開発された。ドイツではハインケル以外の航空機メーカーでもターボジェットエンジンが完成し、ユンカースやBMWは軸流式圧縮機を備えたターボジェットを製造した（なおHe178やE.28/39は信頼性は高いが圧縮率の低い遠心式圧縮機を採用していた）。製造されたエンジンは世界初のジェット戦闘機であるMe262や世界初のジェット爆撃機であるAr234等に搭載され大戦末期に実際に運用されている。また、パルスジェット推進のV1飛行爆弾が実戦投入され、ラムジェットを用いた奇抜な兵器（トリープフリューゲルやアレクサンダー・リピッシュが設計したP.13aなど）もいくつか計画された。アメリカ、イギリスでは遠心式圧縮機を備えたジェットエンジンが実用化され、グロスター ミーティアをはじめとしたジェット戦闘機開発が進んだ。戦後、ドイツで製造・計画されたジェット推進の軍用機はアメリカや旧ソ連で徹底的に研究され、各国が独自に進めてきた技術研究と相まってジェットエンジンを爆発的に普及させた。戦時中の日本でもドイツのBMW 003を参考に軸流圧縮式ターボジェットのネ20が完成し、試作ジェット攻撃機橘花の飛行を成功させたが実戦には間に合わなかった。

内燃機関としての特徴

ガスタービン型のジェットエンジンの場合、熱力学的にはブレイトンサイクルに従う。ブレイトンサイクルは断熱圧縮、吸熱・等圧膨張、断熱膨張、放熱・等圧圧縮の4プロセスからなるが、その特性から燃焼（吸熱）を行う時点の圧力が高いほど取り出せる仕事量は増大する。よってジェットエンジンでは燃焼前に空気を十分に圧縮することが重要となる。なおガスタービン以外のジェットエンジンが従う理論サイクルはブレイトンサイクルではないが、一般的に似たようなサイクルであり、やはり圧縮の方式が成否を分ける。
レシプロエンジンでは爆燃が間欠的に行われるが、ジェットエンジンでは（パルスジェットを除いて）燃焼は連続的に行われる。まず、吸入口から取り込まれた空気は圧縮機によって大気圧の数十倍（現行のエンジンでは約30倍）まで圧縮される。圧縮された空気は燃焼室内において燃料と混合・燃焼されて高温・高圧の燃焼ガスとなる。燃焼ガスはエンジンから排出される前にタービンを回転させる。タービンの回転は圧縮機へ伝わり、連続的に空気を吸入・圧縮するための動力になる。燃焼ガスはそのまま推力となるか、タービンもしくはその後段に設置された追加タービン（フリータービンとも）を回転させ軸出力として取り出される。なお、ブレイトンサイクルの吸熱・等圧膨張過程は燃焼室内での燃焼に対応し、断熱膨張過程はタービンおよび排気口におけるガスの膨張に対応している。

エンジン各部の名称と構造

エンジンの吸気口からの空気を回転しながら圧縮する圧縮機、圧縮機からの圧縮空気に燃料を噴射して高温・高圧の燃焼ガスを発生させる燃焼室、燃焼室からの高温・高圧の燃焼ガスを受けて回転するタービンの3つで構成されており、タービンは前方にある圧縮機に軸を介して繋がっており、そのため、圧縮機はタービンと一緒に回転する構造となっている。
ターボジェットエンジンまたはターボファンエンジンの主要構成部分の圧縮機・燃焼室・タービンからなる部分をガスゼネレータまたはコア・エンジンと呼ぶことがある。
ジェットエンジンは、エンジンの整備性を良くするため、エンジン本体がモジュール構造と呼ばれる、いくつかのセクション単位に分割が可能な構造となっており、必要に応じて欠陥のあるモジュールを交換するだけで修理が容易な構造となっている。そのため各モジュールは完全な互換性がある。そのため、エンジンの外部から位置の指定や確認ができるように、エンジンのケース外側にあるフランジには、エンジン本体の最前部から後方に向かってアルファベット順にフランジ名称が識別のために付けられている。
ジェットエンジンは直接高温の燃焼にさらされる燃焼室・タービン・排気ノズルの各セクションを纏めてホット・セクションと呼び、空気入口・ファン・圧縮機・アクセサリードライブ・ファンのからの空気だけが通るパイバスの各セクションを纏めてコールド・セクションと呼んでいる。ホット・セクションでは高温による大きな熱応力を受けるため、構成部品に耐熱性の優れた材料が使用されており、整備でも部品の寿命や劣化の配慮が必要となってくる。
ジェットエンジンの軸に使用されている軸受は、軸方向と径方向の荷重を受ける玉軸受と径方向の荷重を受けるころ軸受があり、圧縮機やタービン・ローターでは前者がそれ以外の場所では高温による熱膨張を避けるために後者が使用されている。また、エンジンの振動を減少させるために、軸受外輪と軸受支持部との間に適当な隙間を開けて、そこに圧力油膜を形成して、軸受部の支持剛性を下げて共振点をずらし、振動を吸収させて振動の振幅の60-80％を減衰可能としたオイル・ダンプト・ベアリングまたはスクイズ・フィルム・ベアリングと呼ばれる油膜支持式軸受構造も採用されている。エンジン運転中では軸受部に高速回転による高荷重や高温度を受けているので、エンジン滑油系統からの高圧油による強制潤滑冷却を受けているが、軸受外部の滑油漏れ防止のためと外部から高温のガスが滑油に入り込まないようにシールが装着されていおり、黒鉛製のリングを軸のローターのリング溝に軸方向へ並べる形に入れて軸のステーターと共に側面と外周面でシールするカーボン・リング・シール、黒鉛製のリングを軸のステーターのリング溝に入れ、その側面を軸のローターに当てる形とし、軸方向の側面をシールするカーボン・フェイス・シールがタービン軸受に使用されており、軸のローターとステーターの間に金属製のナイフエッジを設けて、その部分を低圧とし、それにより圧縮機からの高圧空気を導くことで、滑油が外部に漏れないようにしたラビリンス・シールが圧縮機軸受に使用されている。また、ジェットエンジン本体での軸受の数は構造により異なるが、軸受の位置においての名称は、ジェットエンジン本体前方から後方にかけて最初の1番目をNo.1とし、次の2番目をNo.2とした順序で呼ばれている。
ジェットエンジンは、内部で連続燃焼を行うため、ホット・セクションの中心部は非常に高温となり、構造材料の耐久性の維持や滑油の炭化防止のため冷却が必要となる。冷却は圧縮機からの抽気（ブリードエア）による空気で行われるが、冷却空気の温度は、高すぎると冷却効果がなく、低すぎると構造材料に熱応力歪を発生させて材質の劣化を招くため、冷却場所の温度に応じて適度な温度差で行われなければならない。一般では、高圧圧縮機のローターやその軸受部のシールの圧力維持には、低圧圧縮機からの抽気による空気が使用され、燃焼室・タービン入口部のタービンノズルガイドベーン・タービン動翼・タービンディスクの高温部には高圧圧縮機からの抽気による空気で行われる。

ターボジェットエンジンの構成要素

ガスタービン型のジェットエンジンは主に圧縮機、燃焼室、タービン、回転軸およびそれらの周りの吸・排気口やナセルから構成される。さらにそれらに加えて搭載機の用途に応じた特殊な装置・機構が付随することもある。以下でそれぞれの構成要素を説明する。

ディフューザー

圧縮機の後方に位置し、圧縮機出口と燃焼室との間をつないでいる。ディフューザー (Diffuser) は、圧縮機で圧縮された空気の流れを燃焼室で利用するのに適した速度まで落とすため、末広がりのダイバージェント・ダクト形状になっている。圧縮機から送られた空気の速度エネルギーが静圧に変換されるため、ディフューザー出口ではエンジン中でも最も圧力が高くなっている。

燃料系統

ジェットエンジンの燃料系統の構成は、エンジンの製造会社（メーカー）、エンジンの大小やエンジンの種類によって異なるが、ここでは、アメリカで製造された中・大型エンジンで使用されている燃料系統の構成を説明する。
燃料は燃料タンク内部に設けられたブースタポンプで加圧された後に非常閉止弁を介して燃料系統に供給されており、燃料系統は基本的に主燃料ポンプ、燃料フィルター、燃料コントロール装置、PアンドDバルブ、燃料マニホールド、燃料ノズルで構成されており、燃料の流れとしては、主燃料ポンプ→燃料フィルター→燃料コントロール装置→PアンドDバルブ→燃料マニホールド→燃料ノズルとなっている。そのほかに、主燃料ポンプと燃料フィルターの間には、燃料の氷結防止のための燃料ヒーターが設けられており、燃料コントロール装置とPアンドDバルブの間には、エンジンの燃料を利用してエンジンの潤滑油の冷却を行う燃料・滑油冷却器と燃料流量を計測してそれを操縦室のエンジン計器盤に送信する燃料流量トランスミッタが設けられている。
燃料コントロール装置（Fuel control unit）は出力レバーの動きや位置に応じて、エンジンに供給される燃料流量を制御する装置であり、出力レバーを急激に上げて加速または下げて減速すると、燃料流量は直ちに増加または減少するが、圧縮機ローターの慣性力により、加速時では、燃料と空気の混合気が濃くなり過ぎて、過濃火炎消失、タービン入口温度の上昇、圧縮機ローターのストールが起こりやすく、減速時では、燃料と空気の混合気が薄くなり過ぎて、過薄火炎消失が起こりやすくなるほか、加減速時に必要以上に燃料流量の増加や減少を抑制するとエンジンの加減速応答性が鈍くなる。そのため、燃料コントロール装置はそれらの起こる領域を避けながら燃料流量の調整を受け持つ機能を有しており、出力レバーの位置が一旦にセットされると、出力レバー位置・エンジン回転数・圧縮機入口温度・大気圧力・圧縮機出口圧力などの基本的入力信号を基に、大気の温度変化に関係なく、自動的に燃料流量を調整して、その位置でのタービン入口温度または回転数を一定に保つ機能も有している。

燃料ノズル

燃料ノズル（Fuel nozzle)は、後述する燃焼室の燃料室ライナに取付けられており、高圧に加圧された燃料を噴霧気化する噴霧式と1次空気とともに燃料が蒸発管の中を通ることで燃料が加熱蒸発して燃焼室内に吹き出す蒸発式があるが、一般的には前者が使用されている。
燃料コントロール装置により、加圧され調整された燃料はコントロール装置と燃料室との間に設けられたPアンドDバルブ（P&D valve）により1次燃料と2次燃料に分配される。1次燃料は、燃料流量が少なく燃料圧力が低いため、エンジン始動時やアイドル運転時において使用され、燃料噴射ノズルでは、始動時での着火を容易にするため、小さいオリフィスから広い角度での噴射と霧化が行われる。2次燃料は、燃料流量が多く燃料圧力が高いため、出力が増加した時に使用され、燃料圧力が一定以上になるとPアンドDバルブに設けられた昇圧弁（Pバルブ）が開いて燃料が流れ、燃料噴射ノズルでは、燃焼室内で均一な燃焼が得られるように、比較的狭い角度での噴射が行われる。
分配された1次燃料と2次燃料は、燃焼室の外周に配置された燃料マニホールドを介して燃料ノズルとパイプで接続されており、燃料マニホールドは、1次燃料と2次燃料を別々のパイプに分けた構造と、1次燃料と2次燃料を同心円の2重パイプとした構造がある。また、
パイプの装着方式にも種類があり、ディフューザーのケース内部に装着した方式とディフューザーのケース外部に装着した方式とがあり、前者では、高温での燃料の炭化の防止のため、パイプの外周を耐熱材のヒート・シールドで覆うなどの処置をしている。

燃焼室

空気の流れから見て圧縮機とディフューザーの後に位置している燃焼室 (Combustion Chamber) の役割は、取り込んだ空気流に熱エネルギーを与えることであり、燃料噴射による火炎を維持しながら適度の流入空気を取り込んで、空気と燃料をすばやく混合して燃焼させ、後に続くタービンや排気ノズルに高温ガスを送り出すことである。燃焼室は、入って来る空気と出て行く燃焼ガスの流れの方向が同じの直流型燃焼室と入って来る空気と出て行く燃焼ガスの流れの方向が逆の逆流型燃焼室があり、前者は中・大型エンジンで使用され、後者は燃焼室をタービン部の外周に置いたリヴァースフロー型燃焼室 (Reverse flow type combustion chamber) と呼ばれており、圧縮機とタービンに遠心式圧縮機とラジアル・タービンを使用した小型エンジンとターボシャフトエンジンで使用されている。
燃焼室にはいくつか異なる形状が存在するが基本的には入れ子状の構造をしており、燃焼室の外形を構成する燃料室ケーシング、燃焼室の内側に円形に配置された燃料室ライナ (Liner) 、燃料室ライナの内側に設置され燃料を送り噴射霧化する燃料ノズル、燃料室ライナ内の燃料と空気との混合気に点火させて燃焼させる点火栓で構成されている。燃料室ライナは多数の孔が開けられており、燃焼前の空気の層流で冷却されるように配置されている。なお、始動時に使用される点火栓は燃料噴射ノズルに近い4時と8時付近の2か所に設けられることが多い。
燃料にはジェット燃料が使用され、その主体であるケロシンの理想的な空燃比は15対1であるが、実際に燃焼室の燃料室ライナに送り込まれる空気流量の全量と噴射される燃料の総空燃比（重量比）は40 - 120:1程度である。これでは、コアエンジン部分に取り込まれた空気のすべてを燃料と均質に混合すれば希薄すぎて燃焼できない。そのため、燃焼室ライナの前部では、燃料噴射ノズルの周囲のオリフィスの機能を持った旋回案内羽根（Swirler, スワラー） から、14 - 18:1程度の混合比になるように空気流量の25%程だけが燃焼室ライナで囲われた燃焼領域に取り込まれ、これは一次空気と呼んで区別される。残りの空気流量の75%程は二次空気と呼ばれ、燃焼室ライナの内部冷却と燃焼ガスの希釈、一次空気で完全燃焼しなかった燃料の二次燃焼に利用される。
燃焼室は燃焼領域と混合・冷却領域に分けられており、燃焼室ライナの前部にある燃料噴射ノズルの周囲の旋回案内羽根により旋回渦（スワール）を形成することで、空気の流入速度の減少と火焔伝播速度の増加を図り、空気と燃料は混ざり合い燃焼することで燃焼領域を形成する。燃焼室ライナの冷却も兼ねた二次空気が、燃焼室ライナの孔からその後部にある燃焼領域の下流側に流入することで、混合・冷却領域を形成する。流入する二次空気の流れがその上流である燃焼領域内に環状渦を作り、これが火炎を持続させる効果を生む。混合・冷却領域では空燃比（重量比）が40 - 120:1となり、一次空気で燃焼しきれなかった燃料まで燃焼されると共に二次空気による希釈により出口温度を、後部にあるタービンのタービンノズルやブレードが部分的な高熱で損傷を受けないように許容する温度まで均一に下げる。燃焼直後の燃焼領域のガスは1,600 - 2,000℃程になるが、二次空気と混合希釈される混合・冷却領域で冷却されタービン入口直前では800 - 1,000℃前後まで低下する。
燃焼室直前の圧縮空気の流速は100 - 200m/sであるが、燃焼室ライナはその流れから火炎を保護し、部分的に10 - 20m/s程度に減速された燃焼領域を作り出す。燃焼室ケーシングと燃焼室ライナの間および燃焼室ライナに設けられた孔には空気が流れ、燃焼領域に流れる空気量が調節されるとともに高温に晒されるライナが冷却される。
燃料コントロール装置によって高圧に加圧され、なおかつ調整された燃料はノズルから噴射されて霧状にされる。始動時は圧縮空気の流れの中で、ノズル近くに位置する点火栓の電気火花によって霧状の燃料に点火される。一次空気の持っていた軸方向での運動量は旋回案内羽根によって旋回運動に変換され、燃料ノズルから噴射される霧状の燃料との混合とその初期燃焼に必要な時間だけ旋回しながら燃焼領域の前部を形成する。最初に点火栓によって点火された後は、火炎は自ら燃焼領域内で維持するため、電気火花は始動時だけ放たれる。
エンジンの停止時に燃料が燃焼室内に残留することで、次回の始動時に燃料過多となってホット・スタートや燃焼室の焼損の可能性があるため、底部にドレンバルブを設けてドレンタンクへ残留燃料を排出するようになっている。

排気口

排気口または排気ノズル (exhaust nozzle) は排気ガスを整流し、吸気口とは逆に静圧を動圧に変えて気流速度を高める役割を担っている。亜音速機では、出口側でノズル径が小さくなるコンバージェントノズルが用いられる。超音速機では、亜音速飛行時にはコンバージェントノズルに、超音速飛行時にはコンバージェント・ダイバージェントノズル（ラバール・ノズル）になる可変ノズルが用いられ、いずれも原理は吸気口の場合の逆となる。高温の排気に晒されるため、材質と構造に高度な技術と設計が要求される。
新しい戦闘機の一部には推力偏向ノズルを備えたものも存在するが、それらはノズル方向を変えることで推力発生方向に自由度を持たせ、従来の機体では不可能であったような機動を実現させている。

アフターバーナー

一部のターボジェットやターボファンはアフターバーナーと呼ばれる仕組みを持つものがある。アフターバーナーでは、これに適するように延伸されデフューザーを備えた円筒状ノズルの上流部に燃料噴射ノズル、または燃料スプレーバーを設けて燃料をタービンからの排気に噴霧し、再び燃焼させることで推力を増している。アフターバーナーは主に超音速飛行する航空機に搭載され、離陸時や緊急時の加速性の改善に使用され、超音速飛行のために使用されることもある。特にターボファンエンジンは排気流の速度が低く抑えられるため、アフターバーナーを追加する事によって高速性を補償する。
高温の排気に燃料を噴射するという仕組上、非常に燃料消費率が悪く、騒音や有害ガスの発生といったデメリットも大きい。超音速機であっても燃料の消費が大きいため、緊急時以外には超音速飛行は行わずに、亜音速/遷音速領域での加速性能の向上が主目的となっているものが多い。超音速巡航（スーパークルーズ）を実現するためには、アフターバーナーを使用せずに音速を突破できることが求められる傾向がある。

逆推力装置

ほとんど全ての旅客機用ジェットエンジンと軍用エンジンのいくつかは、主に着陸滑走距離の短縮化のために逆推力装置や逆噴射装置、スラストリバーサと呼ばれる機構を備える。逆噴射装置はエンジン出力レバーに取付けてある逆推力レーバーを操作することで作動して、エンジン排気、またはファンによるバイパス流をエンジン前方に偏向することで後方への推力を発生させ、着陸時の機速を減少させるために用いられる。逆噴射装置により実際に利用できる逆推進力は離陸推力の40-50％である。機速を遅くなるまで使用していると、エンジン後部からの排気ガスが再びエンジンに吸入されることでエンジンが停止する再吸入ストールが発生する。
ターボジェットや低バイパス比のターボファンでは排気ノズルの後ろでハの字型スポイラー・ドアを展開するクラムシェル・ドア型や排気ノズルのケース側面にリバーサドアを取付けて、ブロッカドアが後部へ向かう空気の流れを遮断すると同時にリバーサドアのカウルが開いて、側面に開口部が生まれて､ここからカスケードベーンを介して偏向された高温排気そのものを斜め前方に偏向するターゲット型のタービン・リバーサが多い。一方、高バイパス比のターボファンではファンでバイパスした空気流のみを斜め前方に偏向するファン・リバーサが主体である。ファン・リバーサでは、エンジン・ナセルのファンケース側面にトランスレートカウル（リバーサドア）が取り付けられており、これと連動するブロッカドアが後部へ向かう空気の流れを遮断すると同時にトランスレートカウルが後方へスライドすることでファンケース側面に開口部が生まれ、ここからカスケードベーンを介して偏向されたファンエアが斜め前方に噴出される。高バイパス比ターボファンエンジンでは、タービン・リバーサの発生逆推力が全逆推力の20 - 30%程度であるのと、タービンからの高温高圧の排気にさらされるため故障発生率が高く、それを無くすことで故障発生率が減少し、エンジンの自体の重量が減少して燃料費の節減になることから、ファン・リバーサだけでタービン・リバーサを持たないものが多い。
なお、旅客機が空港でエプロンから離れる際にスラストリバーサによって後進を行うこと（パワーバック）も不可能ではないが、騒音問題や設備への悪影響、および舞い上がった異物を吸引してしまう危険性が懸念されるため、後進にスラストリバーサーを使用することは日本では禁止されている。米国でもエンジンが胴体後方についている旅客機で認められているに過ぎない。そのため旅客機の後退はトーイング・トラクタという大型自動車と前輪などを金属棒で接続しプッシュバックすることで行われ、タキシングの方向にあわせて機首の方向を変えられる。また、着陸時の使用でもエンジン内への異物混入の原因となるので、積雪などの場合を除き約60ノット（100km/h程度）まで減速したら使用を停止し、その後は車輪ブレーキを用いて減速・停止する。

始動系統

エンジンを始動させるには、始動機を使用して圧縮機を外部から機械的に回転させ、燃料と空気を燃焼室に送り込み、そこで燃料と空気の混合気に点火して燃焼させた後に、エンジンが自立運転できるアイドリング速度まで圧縮機を回転させる。
通常はニューマテック・スタータと呼ばれる小型の空気タービンを機体に装備されたAPUからの高圧の圧縮空気で駆動するか、地上の設備設備からの高圧の圧縮空気を供給することで回転させる。ニューマテック・スタータには、軸流式とラジアル式があり、軸流式では、タービン翼車、遊星歯車減速機構、ラチェット歯車式クラッチ、出力軸から構成され、スターター空気閉止弁が開くと、高圧の圧縮空気がタービン翼車を通り、遊星歯車減速機構でタービン翼車出力軸の低トルク高回転を高トルク低回転に変換して出力軸に伝達する仕組みとなっており、エンジンの回転数が一定以上になると、遠心力によりラチェット歯車式クラッチのかみ合いが外れて、エンジンとニューマテック・スタータの機械的な繋がりが断たれる。また、スターター空気閉止弁は、ニューマテック・スタータの回転数が一定以上になると、内部のフライ・ウエイト開閉スイッチにより、自動的に閉じてニューマテック・スタータを安全に停止させる。両者ともアクセサリー・ドライブ・ギア・ボックスとギアボックス駆動軸を介して圧縮機軸を外部から機械的に回転させる。地上の設備からの高圧の圧縮空気を供給する場合では、それを作り出すコンプレッサは起動車に搭載されており、必要に応じて航空機に横付けし起動後は撤収する。
超軽量ジェット機等に搭載される小型エンジンには、ピストンエンジンの様にセルモーターで直接始動できる物もある。

点火系統

エンジンの燃焼室内での燃料と空気による混合気への点火には、点火栓による電気火花により行われる。点火系統に使用されている電源には、機体に搭載されているバッテリーの直流28Vまたは機体の電気系統に使用されている交流115V400Hzが一般的に使用されており、点火装置の出力エネルギーの大きさはジュールで表される。点火系統はエンジンの始動または飛行中での燃焼室内の燃焼停止（フレームアウト）が発生した時の再着火に使用されており、エンジンが正常な運転状態になれば作動を停止している。また、点火系統には使用に時間的制限のある高エネルギー系統の間欠作動系統と時間的制限のない低エネルギー系統の連続作動系統とがあり、その2種類の系統を別々に組み込んでおいて始動時には間欠作動系統を使用し、離着陸中や着氷気象条件または荒天中の飛行では燃焼停止（フレームアウト）の予防に連続作動系統を使用して使い分けている場合と連続作動系統だけを組み込んで両者に対応している場合とがある。
実際の点火系統では、点火栓に高温高エネルギーの強力な電気火花を出力するため、機体側の低圧電源を高圧電源に変換するイグニッション・エキナイター、イグニッション・エキナイターと点火栓を接続している高圧電線のハイテンション・リード、先にある中心電極と円周電極との間のギャップが環状になっている点火栓で構成されており、イグニッション・エキナイター内の電気系統を2系統とし、そこから2本のハイテンション・リードを介して2本の点火栓に接続し、2系統でエンジンに装備することで、1つの系統が故障しても、もう一方の系統のみで点火ができるようにしている。

滑油系統

ジェットエンジンに使用されているオイル（潤滑油）は主にエンジン軸受部とアクセサリー・ドライブ・ギヤ・ボックス内にある補機駆動軸受部の潤滑と冷却で使用されており、搭載されたポンプを使用して供給する圧力給油方式である。滑油系統は圧力油系統・排油系統・ブリーザ系統の3つの系統と指示系統がある。

圧力油系統

一定の温度と圧力とに保たれた潤滑油を所定の場所にある軸受部に適切な流量を供給する系統であり、人間の血液系統で言えば動脈に相当する系統である。この系統には、潤滑油を溜めとく滑油タンク、潤滑油を加圧する主滑油ポンプ、潤滑油中の不純物を取り除くフィルター、潤滑油圧力を一定に調整する圧力調整弁、潤滑油を冷却して滑油温度を一定に保つ滑油冷却器、一定流量の潤滑油を所定の軸受部に噴射する滑油ノズル、それらを互いに接続しているパイプ・ホース・その他の油路で構成されている。

排油系統

軸受部での冷却と潤滑を終えた潤滑油を滑油タンクに戻す系統であり、人間の血液系統で言えば静脈に相当する系統である。この系統には、潤滑油を滑油タンクに戻す排油ポンプ、排油ポンプと滑油タンクとを結ぶパイプ・ホース・その他の油路で構成されている。

ブリーザ系統

軸受部の圧力を常に大気圧にすることで、飛行中の高度変化に対応して、一定の差圧に保つことで、エンジンの潤滑油系統の適切な滑油流量と排油ポンプの機能を維持するものである。この系統には、各軸受部と大気への開口部とを結ぶパイプ・ホース・その他の油路と潤滑油が開口部から大気中に流出するのを防ぐとともに圧力だけを逃がす滑油分離器で構成されている。

指示系統

エンジン内の滑油系統の作動状況を指示する系統であり、操縦席の計器盤に計器で指示する。一般には、滑油圧力計、滑油温度計、滑油容量計、低滑油圧力警報灯、主フィルター閉塞警報灯などがある。
潤滑油は滑油タンク→主滑油ポンプ→主フィルター→調整弁→滑油冷却器→各軸受部にあるフィルター→滑油ノズル→軸受部→排油ポンプ→滑油タンクの経路で循環する方式と滑油タンク→主滑油ポンプ→主フィルター→調整弁→各軸受部にあるフィルター→滑油ノズル→軸受部→排油ポンプ→滑油冷却器→滑油タンクの経路で循環する方式があり、前者は軸受部からの高温の排油が冷却されず直接に滑油タンクに戻る方式でありホット・タンク・システムと呼んでおり、後者は軸受部からの高温の排油が冷却された後に滑油タンクに戻る方式でありコールド・タンク・システムと呼んでいる。

採用例

巡航速度ではターボファン機に劣るものの短距離における燃費の良さや短い滑走路でも離着陸が可能な点を活かし、小規模の航空会社による地域空港からハブ空港への運行など、採算性は悪いが一定の利用者が存在する中・近距離の路線向けの中・小型の旅客機（ミニ・エアライナー）に採用されている。
アメリカでは航空路が自由化された1978年以降に需要が急増し市場も急成長した。日本では離島と本州を結ぶ路線を中心にサーブ340BやDHC-8 Q300/Q400が就航している。また戦後唯一の日本製旅客機YS-11もターボプロップ機であった。
軍用機としてはターボプロップを装備したC-130輸送機とP-3Cは世界中の軍で使用されている（民間型も存在）。C-130は燃費の良さからだけの選択ではなく、ターボファンよりも排気の温度 (EGT; Exhaust gas temperature) が格段に低いことを活かし、赤外線追尾式の地対空ミサイルから捕捉されにくくすることも意図されている。P-3Cは対潜哨戒のためエンジン停止を含むロイター飛行による低速での長時間飛行、目的海域上空への移動時に必要な速力、ジェット機と燃料を共通化できるという点が評価されている。
特徴的なターボプロップ機として、旧ソ連が開発したTu-95爆撃機が挙げられる。2重反転プロペラを採用して最高速度は900km/h台に達し、「世界最速のプロペラ機」として知られた。この速度域ではターボファンのほうが効率は良いが、開発当時はまだターボファンは実用化されていなかったため、ターボプロップの性能を極限まで引き出す形になった。アメリカのB-52爆撃機も同様にターボプロップを搭載しようとしていたが断念し、ターボジェットが採用された。
現在ではターボファンでもターボプロップに迫る燃費を達成できるため、ミニ・エアライナーはリージョナルジェットに置き換わりつつあり、軍用機市場もP-8やP-1などターボファン機が後継として選ばれている。

ジェットエンジンを応用した高揚力装置

ジェット排気の方向を偏向したり、排気流もしくはバイパスした圧縮空気流を翼近傍に吹き付けてフラップの効果を高めるためのいくつかの装置が実用されている。それらは主に翼上面の気流を増速してその剥離を遅らせること（境界層制御）で高揚力を発生させる。代表的なものにジェットフラップ（排気方向を偏向する）、インターナリーブロウンフラップ (Internally Blown Flap, IBF)（圧縮空気を翼上面から吹き出す）、エクスターナリーブロウンフラップ (Externally Blown Flap, EBF)（排気流を翼下面から後縁フラップに吹き付ける）、アッパーサーフェスブローイング (Upper Surface Blowing, USB)（排気流を翼上面に沿って吹き付け、コアンダ効果を利用して後縁フラップ端まで気流の剥離を遅らせる）がある。