在家裏停水以後，你很口渴，走到廚房舉目四望只有一排排的調料，沒有一瓶能喝的東西。這就是二戰末期德軍面對的燃料供給問題，德國Heinkel-Hirth和Adolf Müller兩家發動機制造商一起提出了用剛剛才成功點火試車沒多久的噴射式發動機改造成為坦克的發動機，它最重要的優勢是燃燒室開放特別不挑食，能燒的燃料幾乎都能用。體積小功率大都是額外的優勢。
作為坦克發動機，比它的優勢更加明顯的是它的劣勢。不過燃料供給壓力實在太大，管不了那麽多，寶馬公司將還遠達不到成熟的BMW 003噴射式發動機改造成為GT 101渦輪軸發動機，簡稱渦軸發動機。
但是噴射式發動機和驅動坦克的發動機想想原理就差別非常大，怎麽能就這麽「輕易」地改裝呢？一台噴射發動機的主要任務是制造高速噴出瓦斯來產生推力驅動飛機前進，而坦克發動機需要透過一根軸來輸出機械功，完全不挨著。可渦輪就是將高壓高溫流體中的能量轉化成軸功率的，工程師將BMW 003的單級渦輪改造為三級渦輪，這樣可以從流體中抽出更多的能量，而驅動壓氣機所需的能量和之前沒太大區別，所以可以看作後面兩級渦輪制造的軸功率是輸出驅動坦克的。
在原材料極其有限且研發時間極其緊張的情況下，寶馬公司只是給BMW 003加了這兩級渦輪又把渦輪軸連到了輸出軸，幾乎就完成了GT 101。如此趕鴨子上架的產品卻在只有450公斤自重的情況下可以輸出1150馬力，而與此同時德國最先進的坦克用汽油發動機邁巴哈HL230 P30只能輸出620馬力，自重卻達到了1200公斤。如此巨大的「推重比」優勢讓渦軸發動機的繼續研發得到了支持。將渦輪軸直接硬性連線到輸出軸會帶來一個優勢就是整個渦輪機轉動慣量就像一個巨大的飛輪，坦克在越野行進中遇到突然增加的阻力更容易被克服，但這種設計會帶來一個缺陷就是當駕駛員換擋將離合器斷開時，渦輪軸瞬間失去了一個阻力，這會造成渦輪機超速旋轉，甚至有瞬間解體的風險。所以看來在實際工程中，渦軸發動機替代活塞發動機也不是這麽簡單。
1944年，GT 101的重大改造型GT 102被設計制造出來，輸出軸不再和渦輪軸相連，而是將30%的壓縮空氣從壓氣機後直接抽出進入一個分離的燃燒室和獨立的渦輪，再由這個渦輪帶動輸出軸。這樣主機可以隨時在全速運轉，當駕駛員換擋需要切斷動力時，可以直接截斷進入副燃燒室的空氣，換擋渦輪機旋轉超速的問題就解決了。
此後寶馬公司繼續改進設計，提高效率，在壓氣機和燃燒室中間增加了一個換熱器，將排氣中的廢熱利用來加熱燃燒室前的空氣。燃燒室需要透過燃燒燃料把空氣提高800度，而這項設計可以將其中的120度由尾氣廢熱來完成而不是燃燒寶貴的燃料，降低30%油耗，一項更進一步的設計再加入一個二級換熱器可以將油耗在此基礎上再降低30%，讓燃油效率和當時的坦克汽油發動機效率差不多。但這項設計最後並沒有在德國實作，而是二十多年後的美國。六七十年代美國通用汽車在實驗室中測試了這種設計方案。
主流坦克發動機都是用柴油，扭矩大油耗低，而且柴油閃點高無法被直接點燃，在重型車輛上的套用對比汽油優勢非常大，德國二戰時期柴油供應無法支持其龐大的裝甲部隊才選擇汽油發動機。在推動重型車輛這種用途上，跟汽油發動機比渦軸發動機還有些自己的優勢，但是比柴油機就沒太大明顯優勢了，直到幾十年後才僅僅有兩個型號的坦克以渦軸發動機為動力，美國的M1阿勃拉姆和蘇聯T-80的部份子型。所以在二戰後的一段時間人們沒找到適合渦軸發動機的用途，直到直升機的出現。
我們看直升機總覺得它們特別的輕盈和單薄，比固定翼飛機還是更加輕飄飄一些，這確實也是事實，因為直升機需要垂直起降，對於重量比固定翼非常更加敏感，同時因為它需要垂直起降對於動力的需求又十分巨大，雖然油耗也不能說不重要，但是先要解決飛的問題再來討論滯空時間和航程。這簡直就是為渦軸發動機完美設計的套用場景。當然也有一些輕型直升機用活塞發動機作為動力，直到今天也依舊有這樣的型號，但是更重的發動機會壓縮直升機的有效載荷。而且隨著直升機尺寸和重量增加，活塞式發動機就無法滿足了，既沒地方擺還浪費有效載荷，大功率復雜的活塞式發動機還會造成災難性的可靠性下降。一個典型的案例就是西科斯基H-19契克索直升機（以及一系列後繼型號），在機頭塞了一台本來為固定翼螺旋槳飛機設計的普惠R-1340星型風冷發動機，巨大的尺寸把直升機機頭全部全給占了，飛行員不得不在「二樓」開飛機，這對於降落時的精細操作造成了額外困難，而且將發動機動力傳到機頂主旋翼又增加了傳動系統復雜度。活塞機的一個大優勢是可以快速改變輸出功率，這對於地面車輛來說很重要，但是對於直升機，倒也沒必要非常快速調節輸出動力。這樣看渦軸發動機還真是就像為直升機量身客製的一樣。
最先將渦軸發動機裝上直升機的是法國Turbomeca（如今法國賽峰集團的一部份）所設計和制造的Artouste，最初這台發動機是被設計來做固定翼飛機的APU，後來在50年代被改造成為直升機發動機。和寶馬GT 101一樣，Artouste也只有一根軸，在壓氣機部份是一級軸流式壓氣機加一級離心式壓氣機，總壓比只有5.2，已經遠超BMW 003和Jumo 004的3.1。152公斤的Artouste可以輸出550匹馬力軸功率外加39公斤推力。寫到這裏不由得感嘆，寶馬GT 101是渦噴發動機改的，而Artouste是固定翼飛機APU改的，航空發動機工程師前輩還真會走彎路，拿不同用途的東西改來改去，難道渦軸發動機就不值得針對作為直升機發動機的用途從零開始設計嗎？我們看看美國航空工業在這個領域是怎麽發展的。
二戰後，同盟國獲得了大量德國的科技遺產，尤其是美國，在渦軸發動機領域也不例外。BMW 003噴射式發動機更先進的Jumo 004後來成為人類第一個量產噴射式飛機Me262的發動機，而Jumo 004的總設計師Anselm Franz來到美國以後加入萊康明開始了新的工作。
在1952年美國空軍提出一項渦軸發動機的招標，萊康明的團隊由Anselm Franz帶領拿出來T-53發動機，重量低於空軍要求，而動力還超過了空軍的需求，美國空軍立即就接受了萊康明的方案。T-53的量產版在1959年開始交付。和Artouste相比，T-53的結構復雜了很多，同時也更加高效。它的壓氣機為5級軸流式加一級離心式，總壓比達到了7.4，遠遠超過Artouste。而它渦輪的設計更加不同於Artouste，在驅動壓氣機的兩級渦輪後是兩級自由旋轉的做功渦輪，顧名思義，它可以自由旋轉。也就相當於，壓氣機——燃燒室——渦輪組成核心機，這個核心機可以制造出一個高壓高溫的強大氣流從渦輪吹出，而自由旋轉的做功渦輪來將這股強大氣流中的能量轉化為軸功率輸出。這樣設計的好處是做功渦輪與核心機轉數解除繫結，大家都可以工作在自己最高效的狀態下。而且在設計上，將轉數解除繫結可以讓工程師更加方便縮放發動機尺寸，進行一些改造來輕易實作不同參數的子型號。所以這也是一個原因T-53子型號眾多，從770匹到1800匹各式各樣。T53-L-13是一個早期型號，249公斤的自重卻可以輸出1400匹馬力軸功率，相比於法國同期產品，效能明顯更加先進。
T-53總產量超過一萬九千台，裝備了大量軍用和民用直升機，其中包括在越戰中大放異彩的UH-1休伊直升機和AH-1眼鏡蛇攻擊直升機，直到今天依舊活躍在世界各地。
航空發動機工程師特別擅長改來改去，來看看他們對原生渦軸發動機T-53都做了什麽後繼工作。以T-53為基礎，改進和放大版的T-55，400多公斤的版本可以輸出6500匹馬力。T-55雖然產量略低，但是名氣就更大了一些，波音CH-47支奴幹就是以T-55作為動力，另一個年份更近的案例是西科斯基與波音合作的SB-1傲視者剛性同軸旋翼復合直升機也是以T-55作為動力。而T-55的核心機又被改造為萊康明ALF 502齒輪減速渦扇發動機，這與普惠最先進的PW1000G系列產品用了同樣的設計思路。這渦軸發動機的核心機還登堂入室被改造成渦扇發動機，甚至還是齒輪減速渦扇發動機，前輩們真會改。
上世紀五六十年代是航空航天科技一日千裏的時代，美國空軍戰鬥機裝備從50年代末的寡婦制造機洛克希德F-104星戰升級到強大和全能的麥道F-4鬼怪式，美國航空發動機技術也跟著戰鬥機前進演化的節奏極速前進，美國陸軍認為是時候把這些科技轉化為陸軍的戰鬥力了。
T-53裝備的UH-1休伊直升機在越南戰場上扮演了無法替代的角色，在直升機證明了自己戰術價值後，美軍提出設計和制造尺寸更大，重量更高，功能和效能都再上一級的要求。在這個計劃之下最終修成正果的就是大名鼎鼎的西科斯基UH-60黑鷹直升機，它的尺寸、重量、飛行速度、實用升限全面大幅提升。需要與之匹配的當然也需要更強大的渦軸發動機，UH-1的功率品質比為0.1905 kW/kg，而黑鷹的效能則提升了一半不止，達到了當時驚人的0.316 kW/kg。1967年，奇異獲得了美國陸軍的下一代通用直升機發動機合約，這一計畫被命名為「GE12」。
GE在獲得美國軍方開發合約後短短六年就在測試台成功點火工程驗證原型機，並取名為「T700」。並在1976年透過美國軍方驗收，1978年開始量產。T700的整體布局和T-53有些類似，采用了5級軸流式壓氣機加一級離心式壓氣機，兩級渦輪和兩級自由旋轉的做功渦輪。雖然布局類似，但是GE在T700上所用的技術是復合當時美國最先進航空發動機技術的，它的軸流式壓氣機中全部五級都采用了整體葉輪設計，也就是葉盤和葉片為一個零件，這樣降低了重量和轉動慣量，同時還提升了轉子穩定性，降低了葉根處的直徑，最終效果是將壓氣機效率明顯提升，如今這樣的設計在新款航空發動機上已經較為常見了，但是放在六七十年代，這是相當前沿的技術。在T700最前面的兩級軸流式壓氣機上，GE還設定了可變角度的壓氣機定子，這可以讓壓氣機可以在更寬的範圍內高效工作，而且提高了喘震裕度，整體提高了發動機的可靠性。雖然布局類似，但是T700的壓氣機總壓比達到了17:1，遠遠超過T-53的7.4:1，這也表現出十年間美國航空發動機技術的進步。
T700的燃燒室采用了環形整體燃燒室，12個噴油嘴位於燃燒室中央，提高了燃燒效率，同時降低了尾氣中未完全燃燒導致的碳粒，避免直升機因為冒黑煙而被從遠處發現。這樣的燃燒室不僅效率高，而且相比於T-53的環形燃燒室還降低了整個發動機的直徑，降低了迎風面積，對於需要高速飛行的黑鷹來說是非常必要。在環形燃燒室後是兩級渦輪，和現在新款發動機一樣這兩級渦輪葉片都有白色的陶瓷基熱障塗層，周身布滿冷卻氣孔，從渦輪葉片內部流出的冷卻氣會在葉片周圍形成一層冷卻氣膜，將炙熱的燃氣和葉片隔開，讓葉片可以工作在超過自身融化溫度的工況下，而更高的渦輪前溫度也可以同時提高發動機的功率和效率。兩級渦輪在燃氣中將氣流的能量轉化為軸功率推動壓氣機，在這兩級渦輪以後的燃氣溫度已經降低到做功渦輪不再需要冷卻。
最低重量的T700只有180公斤，而輸出功率達到了1536匹馬力，對比Artouste重量增加不多，而功率提高到接近三倍。作為一款軍用發動機，T700有很多和民用產品不同的設計考慮，比如它完全以模組化思路設計，可以非常輕易被拆成幾個模組，而基礎的檢修保養甚至不需要特殊工具。通常航空發動機的組裝和拆解都需要大量特別設計的工具，甚至不同子型號之間都不能共用工具。在戰場上可能後勤難以提供足夠的工具，所以GE給T700進行了這樣的最佳化設計。T700可以在完全失去機油的情況下持續運轉30分鐘，當黑鷹在戰場上被擊中發動機機油箱，雖然這會對這台發動機造成不可修復的磨損，但是T700依舊能夠發揮余熱驅動黑鷹再飛半個小時，就算回不了基地也能大機率脫離險境。
在進氣部份，T700還裝備了顆粒分離器。這是一種非常巧妙設計的裝置。相比汽車發動機，直升機發動機需要巨大的進氣量來實作巨大的動力，但是進氣空間有限又不能裝空氣濾芯，而且就算有空氣濾芯在沙塵大的地方飛不了多久就得換濾芯。工程師設計了顆粒分離器，發動機在吸氣的時候，環境空氣進入分離器被螺旋形的流道強迫開始旋轉，固體顆粒會因為離心力被向外甩，在顆粒分離器的尾部被甩出去，而「凈化」過的空氣再被發動機吸入，這樣的設計沒有任何活動部件，理論上也就不存在故障和磨損的可能，更不需要定期更換。如今進氣顆粒分離器在直升機發動機是個十分常見的裝置。
作為一款經過戰場檢驗的產品，優秀的T700又被工程師進行了各種改造和升級，來匹配不同的直升機型號和用途，和黑鷹同樣大名鼎鼎的阿帕奇武裝直升機也裝備了T700發動機。甚至還有相當多的民用直升機也選用了T700，比如阿古斯塔衛斯特蘭AW101「灰背隼」直升機、西科斯基S-92和貝爾525「無情」直升機。T700還被GE的工程師改造成渦槳發動機CT7，載客量33-37人的小型支線客機瑞典塔博340就是由兩台CT7渦槳發動機驅動的。距離T700在測試台上首次點火已經過去了半個多實際，T700已經交付超過兩萬台，有無數的子型號被裝在各式各樣的飛機，執行著各式各樣的任務，服務著不同的人群。
戰鬥機和大型噴射式寬體客機是站在舞台中央，聚光燈下的主角，而直升機產量低，也畢竟少見，絕大多數人也沒什麽乘坐體驗的機會，毫無疑問是在航空舞台上站在一旁的配角。作為非從業人員甚至包括航空愛好者，對於直升機及其發動機型號很難像對戰鬥機和噴射式客機那樣「如數家珍」。但是我們走進直升機及其發動機的歷史行程中，又能發現很多有意思的技術細節和故事。作為熱愛航空的人，如果航空工業的這一面，那就未免有些可惜了。祝你也能找到自己的熱愛。
