Turbokipas
Improvemen > Kemajuan masa depan

Inti mesin menyusut karena beroperasi pada rasio tekanan yang lebih tinggi dan menjadi lebih efisien dan lebih kecil dibandingkan dengan kipas karena rasio bypass meningkat. Jarak bebas ujung bilah lebih sulit dipertahankan pada bagian keluar kompresor tekanan tinggi jika bilahnya setinggi 0,5 in (13 mm) atau kurang; pembengkokan tulang punggung lebih lanjut memengaruhi kontrol jarak bebas karena inti lebih panjang dan lebih tipis secara proporsional dan ruang poros penggerak kipas ke turbin tekanan rendah dibatasi di dalam inti.
Alan Epstein, VP bidang teknologi dan lingkungan Pratt & Whitney berpendapat, "Dalam sejarah penerbangan komersial, kita telah mencapai efisiensi jelajah dari 20% menjadi 40%, dan ada konsensus di antara komunitas mesin bahwa kita mungkin dapat mencapai 60%".
Turbofan yang digerakkan dan pengurangan rasio tekanan kipas lebih lanjut dapat terus meningkatkan efisiensi propulsi. Tahap kedua dari program Continuous Lower Energy, Emissions and Noise (CLEEN) FAA menargetkan pengurangan pembakaran bahan bakar sebesar 33%, emisi sebesar 60%, dan kebisingan EPNdb sebesar 32 dB pada akhir tahun 2020-an dibandingkan dengan teknologi terkini tahun 2000-an. Pada musim panas 2017 di NASA Glenn Research Center di Cleveland, Ohio, Pratt telah selesai menguji kipas rasio tekanan sangat rendah pada PW1000G, yang menyerupai rotor terbuka dengan bilah yang lebih sedikit daripada PW1000G yang berjumlah 20.
Berat dan ukuran nacelle akan dikurangi dengan saluran masuk yang pendek, sehingga memberikan beban putar aerodinamis yang lebih tinggi pada bilah dan menyisakan lebih sedikit ruang untuk kedap suara, tetapi kipas dengan rasio tekanan yang lebih rendah lebih lambat. UTC Aerospace Systems Aerostructures akan melakukan uji darat skala penuh pada tahun 2019 dari Sistem Propulsi Terpadu dengan hambatan rendah dengan pembalik daya dorong, yang meningkatkan pembakaran bahan bakar hingga 1% dan dengan tingkat kebisingan 2,5-3 EPNdB yang lebih rendah.
Safran berharap untuk memberikan 10–15% lagi dalam efisiensi bahan bakar hingga pertengahan 2020-an sebelum mencapai asimtot, dan selanjutnya harus meningkatkan rasio bypass menjadi 35:1 bukannya 11:1 untuk CFM LEAP. Ia mendemonstrasikan kipas rotor terbuka tanpa saluran (propfan) yang berputar berlawanan arah di Istres, Prancis, di bawah program teknologi European Clean Sky. Kemajuan pemodelan dan material dengan kekuatan spesifik tinggi dapat membantu keberhasilannya di mana upaya sebelumnya gagal. Ketika tingkat kebisingan berada dalam standar yang ada dan mirip dengan mesin LEAP, pembakaran bahan bakar yang 15% lebih rendah akan tersedia dan untuk itu Safran sedang menguji kontrol, getaran, dan pengoperasiannya, sementara integrasi rangka pesawat masih menantang.
Bagi GE Aviation, kepadatan energi bahan bakar jet masih memaksimalkan persamaan jangkauan Breguet dan inti rasio tekanan yang lebih tinggi; kipas rasio tekanan yang lebih rendah, saluran masuk dengan kehilangan rendah, dan struktur yang lebih ringan dapat lebih meningkatkan efisiensi termal, transfer, dan propulsi. Di bawah Program Transisi Mesin Adaptif Angkatan Udara AS, siklus termodinamika adaptif akan digunakan untuk jet tempur generasi keenam, berdasarkan siklus Brayton yang dimodifikasi dan pembakaran volume konstan. Manufaktur aditif dalam turboprop canggih akan mengurangi berat hingga 5% dan pembakaran bahan bakar hingga 20%.
Komponen komposit matriks keramik (CMC) yang berputar dan statis beroperasi pada suhu 500 °F (260 °C) lebih panas daripada logam dan sepertiga dari beratnya. Dengan dana $21,9 juta dari Laboratorium Penelitian Angkatan Udara, GE menginvestasikan $200 juta dalam fasilitas CMC di Huntsville, Alabama, sebagai tambahan untuk lokasinya di Asheville, Carolina Utara, untuk memproduksi secara massal matriks silikon karbida dengan serat silikon karbida pada tahun 2018. CMC akan digunakan sepuluh kali lebih banyak pada pertengahan tahun 2020-an: CFM LEAP memerlukan 18 selubung turbin CMC per mesin dan GE9X akan menggunakannya dalam ruang bakar dan untuk nosel turbin 42 HP.
Rolls-Royce Plc menargetkan inti rasio tekanan 60:1 untuk Ultrafan 2020-an dan memulai uji darat roda gigi 100.000 hp (75.000 kW) untuk rasio bypass 100.000 lbf (440 kN) dan 15:1. Suhu masuk turbin yang hampir stoikiometris mendekati batas teoritis dan dampaknya terhadap emisi harus diseimbangkan dengan tujuan kinerja lingkungan. Rotor terbuka, kipas dengan rasio tekanan yang lebih rendah, dan propulsi yang berpotensi terdistribusi menawarkan lebih banyak ruang untuk efisiensi propulsi yang lebih baik. Siklus eksotis, penukar panas, dan pembakaran dengan penambahan tekanan/volume konstan dapat meningkatkan efisiensi termodinamika. Manufaktur aditif dapat menjadi pendorong untuk intercooler dan recuperator. Integrasi rangka pesawat yang lebih dekat dan pesawat hibrida atau listrik dapat dikombinasikan dengan turbin gas.
Mesin Rolls-Royce memiliki efisiensi pendorong 72–82% dan efisiensi termal 42–49% untuk TSFC 0,63–0,49 lb/lbf/jam (64.000–50.000 g/kN/jam) pada Mach 0,8, dan bertujuan untuk batas teoritis 95% untuk efisiensi pendorong rotor terbuka dan 60% untuk efisiensi termal dengan suhu masuk turbin stoikiometris dan rasio tekanan keseluruhan 80:1 untuk TSFC 0,35 lb/lbf/jam (36.000 g/kN/jam)
Karena masalah awal mungkin tidak muncul hingga beberapa ribu jam, masalah teknis turbofan terbaru mengganggu operasi maskapai dan pengiriman ke pabrik sementara tingkat produksi meningkat tajam. Retakan pada bilah Trent 1000 menyebabkan hampir 50 Boeing 787 tidak dapat terbang dan mengurangi ETOPS menjadi 2,3 jam dari 5,5, yang mengakibatkan kerugian bagi Rolls-Royce plc hampir $950 juta. Retakan pada segel ujung pisau PW1000G menyebabkan Pratt & Whitney terlambat dalam pengiriman, sehingga sekitar 100 A320neo tanpa mesin menunggu pembangkit listrik mereka. Pengenalan CFM LEAP berjalan lebih lancar tetapi lapisan komposit keramik HP Turbine hilang sebelum waktunya, sehingga memerlukan desain baru, yang menyebabkan 60 mesin A320neo dilepas untuk modifikasi dan pengiriman tertunda hingga enam minggu.
Pada pesawat berbadan lebar, Safran memperkirakan 5–10% bahan bakar dapat dihemat dengan mengurangi penggunaan daya untuk sistem hidrolik, sementara peralihan ke tenaga listrik dapat menghemat 30% berat, seperti yang dimulai pada Boeing 787, sementara Rolls-Royce plc berharap hingga 5%.