ブレイトンサイクル
単純なブレイトンサイクルの P–v 線図および T–s 線図を図 1 、2 に示す。図の番号は次の機器(状態変化)に対応している。
1 → 2 : 圧縮機 (断熱圧縮)
2 → 3 : 燃焼器 (等圧加熱)
3 → 4 : タービン (断熱膨張)
4 → 1 : 大気中への排気と給気 (等圧冷却)
比熱一定の理想気体の可逆変化を仮定することにより、各点の状態量は下表のように求まる。ただし、 κ = c p / c v {\displaystyle \kappa =c_{p}/c_{v}} は定圧比熱と定積比熱の比であり、空気等の 2 原子分子気体では ほぼ 1.4 である。また、パラメータ φ {\displaystyle \phi } は圧力比と呼ばれる。
このサイクルの単位質量あたりの加熱量 q h {\displaystyle q_{\mathrm {h} }} 、放熱量 q l {\displaystyle q_{\mathrm {l} }} 、得られる正味の仕事 w {\displaystyle w} および熱効率 η {\displaystyle \eta } は下記のとおりとなる。
等圧燃焼のガスタービン機関のサイクルは、もとは英国の技術者ジョン・バーバー(en)が1791年に提案して特許取得したものであるが、実際に該当する熱機関を作ったのはアメリカの技術者ジョージ・ブレイトン(en)であり、彼の名にちなんでブレイトンサイクルと呼ばれている。
ジョージ・ブレイトンは、1872年に「Ready Motor」と名づけた往復動式定圧燃焼機関の特許を申請した。その熱機関はピストン・シリンダ式の圧縮機と膨張機で構成されていた。気化器でガスと空気の混合気を作り、それを圧縮機で圧縮してリザーバー・タンクに溜める。それを膨張機に導き、膨張機へ入る直前でパイロット火炎により点火燃焼させて、膨張機で仕事を取り出す。膨張機はクランク軸を介して圧縮機に繋がり、圧縮機を駆動して残りの仕事が出力として取り出された。当初は石炭ガスを燃料としたが、後には灯油等の石油系燃料を使用した。揚水ポンプ、製粉、さらには船舶の推進などの用途に用いられた。また、1878年にジョージ B. セルデンはブレイトンの熱機関で駆動される四輪自動車を開発した。
ブレイトンサイクルという名称は、近年ではガスタービン機関の理論サイクルを表すのに用いられている。単純なガスタービン機関は、回転翼式の圧縮機とタービンおよび燃焼器で構成されており、ブレイトンの熱機関と同じブレイトンサイクルを行う。また、ターボジェット、ターボファンなどのジェット機関もブレイトンサイクルであり、空気取入れ口ディフューザが圧縮機前段の役割を担い、推力用ノズルがタービン後段の役割を担っている。