Turbokipas
Prinsip

Turbofan diciptakan untuk meningkatkan konsumsi bahan bakar turbojet. Turbofan mencapai hal ini dengan mendorong lebih banyak udara, sehingga meningkatkan massa dan menurunkan kecepatan jet pendorong dibandingkan dengan turbojet. Hal ini dilakukan secara mekanis dengan menambahkan kipas saluran daripada menggunakan gaya viskos. Ejektor vakum digunakan bersama dengan kipas seperti yang pertama kali dibayangkan oleh penemu Frank Whittle.
Whittle membayangkan kecepatan terbang 500 mph dalam paten Inggrisnya pada bulan Maret 1936 nomor 471.368 "Perbaikan yang berkaitan dengan propulsi pesawat", di mana ia menjelaskan prinsip-prinsip di balik turbofan, meskipun tidak disebut demikian pada saat itu. Sementara turbojet menggunakan gas dari siklus termodinamikanya sebagai jet pendorongnya, untuk kecepatan pesawat di bawah 500 mph ada dua penalti pada desain ini yang diatasi oleh turbofan.
Pertama, energi yang dibutuhkan untuk dorongan tertentu meningkat saat Anda mendorong udara buangan pada kecepatan yang lebih tinggi, sehingga efisiensinya dapat ditingkatkan dengan mengalihkan energi untuk mendorong udara dalam jumlah yang lebih besar pada kecepatan yang lebih rendah daripada inti. Turbofan mencapai hal ini dengan menggunakan turbin tambahan untuk menggerakkan kipas saluran guna meniupkan udara yang melewati inti berkecepatan tinggi. Dengan dorongan inti yang lebih rendah, sebagian besar dorongan sekarang berasal dari massa besar udara pintas berkecepatan rendah, yang menghasilkan dorongan yang sama dengan pembakaran bahan bakar yang berkurang.
Hukuman lainnya adalah bahwa pembakaran menjadi kurang efisien pada kecepatan yang lebih rendah. Setiap tindakan untuk mengurangi konsumsi bahan bakar mesin dengan meningkatkan rasio tekanan atau suhu turbin untuk mencapai pembakaran yang lebih baik menyebabkan peningkatan tekanan dan suhu yang sesuai di saluran pembuangan yang pada gilirannya menyebabkan kecepatan gas yang lebih tinggi dari nosel pendorong (dan KE yang lebih tinggi dan bahan bakar yang terbuang). Meskipun mesin akan menggunakan lebih sedikit bahan bakar untuk menghasilkan satu pon daya dorong, lebih banyak bahan bakar yang terbuang dalam jet pendorong yang lebih cepat. Dengan kata lain, independensi efisiensi termal dan propulsi, seperti yang ada dengan kombinasi mesin piston/baling-baling yang mendahului turbojet, hilang. Sebaliknya, Roth menganggap mendapatkan kembali independensi ini sebagai satu-satunya fitur terpenting dari turbofan yang memungkinkan daya dorong spesifik dipilih secara independen dari siklus generator gas.
Substansi kerja dari siklus termodinamika adalah satu-satunya massa yang dipercepat untuk menghasilkan daya dorong dalam turbojet yang merupakan batasan serius (konsumsi bahan bakar tinggi) untuk kecepatan pesawat di bawah supersonik. Untuk kecepatan penerbangan subsonik, kecepatan jet pendorong harus dikurangi karena ada harga yang harus dibayar dalam menghasilkan daya dorong. Energi yang dibutuhkan untuk mempercepat gas di dalam mesin (peningkatan energi kinetik) dikeluarkan dengan dua cara, dengan menghasilkan perubahan momentum (yaitu gaya), dan bangun yang merupakan konsekuensi yang tidak dapat dihindari dari menghasilkan daya dorong oleh mesin bernapas udara (atau baling-baling). Kecepatan bangun, dan bahan bakar yang dibakar untuk memproduksinya, dapat dikurangi dan daya dorong yang dibutuhkan tetap dipertahankan dengan meningkatkan massa yang dipercepat. Turbofan melakukan ini dengan mentransfer energi yang tersedia di dalam mesin, dari generator gas, ke kipas saluran yang menghasilkan massa udara tambahan kedua yang dipercepat.
Pemindahan energi dari inti ke udara bypass menghasilkan gas bertekanan dan bersuhu lebih rendah yang memasuki nosel inti (kecepatan pembuangan lebih rendah), dan udara bypass bertekanan dan bersuhu lebih tinggi yang dihasilkan kipas memasuki nosel kipas. Jumlah energi yang dipindahkan bergantung pada seberapa besar kenaikan tekanan yang dirancang untuk dihasilkan kipas (rasio tekanan kipas). Pertukaran energi terbaik (konsumsi bahan bakar terendah) antara kedua aliran, dan bagaimana kecepatan jet dibandingkan, bergantung pada seberapa efisien pemindahan berlangsung yang bergantung pada kerugian pada turbin kipas dan kipas.
Aliran kipas memiliki kecepatan pembuangan yang lebih rendah, memberikan dorongan yang jauh lebih besar per unit energi (dorongan spesifik yang lebih rendah). Kedua aliran udara berkontribusi pada dorongan kotor mesin. Udara tambahan untuk aliran pintas meningkatkan hambatan ram di tabung aliran pemasukan udara, tetapi masih ada peningkatan yang signifikan dalam dorongan bersih. Kecepatan pembuangan efektif keseluruhan dari dua jet pembuangan dapat dibuat lebih dekat ke kecepatan terbang pesawat subsonik normal dan mendekati efisiensi Froude yang ideal. Turbofan mempercepat massa udara yang lebih besar lebih lambat, dibandingkan dengan turbojet yang mempercepat jumlah yang lebih kecil lebih cepat, yang merupakan cara yang kurang efisien untuk menghasilkan dorongan yang sama (lihat bagian efisiensi di bawah).
Rasio aliran massa udara yang melewati inti mesin dibandingkan dengan aliran massa udara yang melewati inti disebut sebagai rasio bypass. Mesin dengan daya dorong jet lebih besar relatif terhadap daya dorong kipas dikenal sebagai turbofan bypass rendah, sedangkan yang memiliki daya dorong kipas jauh lebih besar daripada daya dorong jet dikenal sebagai bypass tinggi. Sebagian besar mesin jet penerbangan komersial yang digunakan adalah bypass tinggi, dan sebagian besar mesin tempur modern adalah bypass rendah.  Afterburner digunakan pada turbofan bypass rendah pada pesawat tempur.