On trouve dans cette catégorie les turbomachines, les turboréacteurs, les turbopropulseurs et les turbomoteurs.

1. Le turboréacteur

Schéma du turboréacteur
 

Dans ce type de moteur, l'air entre par l'avant du réacteur, est accéléré puis rejeté vers l'arrière, provoquant la propulsion de l'avion selon le principe de l'action/réaction. D'où le nom d'avion à réaction.

Il est composé de 4 parties : le compresseur (compression de l'air admis par l'avant), la chambre de combustion (mélange de l'air avec le carburant puis combustion), la turbine (une partie des gaz provenant du compresseur font tourner le compresseur, transformation d'une partie de l'énergie des gaz de combustion en énergie mécanique), la tuyère (accélération des gaz de sortie).

Écoulement de l'air dans le turboréacteur

1.1 Le turboréacteur simple flux

Le compresseur est constitué de deux compresseurs (le premier : BP basse pression et le deuxième : HP haute pression) montés en série, chacun étant entraîné par sa turbine.

Sur les réacteurs à post-combustion, une chambre de combustion supplémentaire est accolée à la sortie des turbines. Dans celle-ci, un nouvel apport de carburant, mélangé aux gaz de refroidissement issus de la chambre et des turbines du moteur principal, permet après inflammation d'augmenter le niveau énergétique des gaz.La vitesse d'éjection pour un même débit d'air est augmentée, la poussée augmente donc également. Ce Procédé vise donc à augmenter la poussée d'un réacteur par injection de carburant en aval de la turbine.

1.2 Le turboréacteur double flux

Ce type de moteur est traversé par 2 débits d'air. Des turbines supplémentaires sont ajoutées afin d'entraîner un étage de compression appelé fan ou soufflante qui augmente faiblement la pression des gaz le traversant. Son diamètre étant très grand, son énergie (proportionnelle au débit) est élevée.

L'inversion de poussée ou « reverse » est l'opération qui consiste à utiliser les hélices ou les réacteurs d'un avion ou d'un hélicoptère pour améliorer le freinage lors de l'atterrissage. Dans le cas d'une hélice, l'inversion de poussée s'obtient en modifiant le pas des pales, c'est-à-dire l'angle avec lequel elles attaquent l'air, de façon à ce que celui-ci soit refoulé vers l'avant et non plus vers l'arrière comme il l'est au cours du vol. Dans le cas d'un réacteur, elle est obtenue au moyen de l'inverseur de poussée. Intégré à la nacelle qui supporte le réacteur, ce dispositif permet d'éjecter vers l'avant les gaz qui sont éjectés vers l'arrière pendant le vol. Bien qu'elle ne soit pas obligatoire et que les distances de freinage soient calculées sans tenir compte de son apport, l'inversion de poussée s'avère très utile en particulier en cas d'atterrissage sur piste mouillée ou verglacée quand la perte d'adhérence des pneus réduit l'efficacité des freins des trains d'atterrissage.

2. Le turbopropulseur

 Sur ce type de moteur, les turbines basse pression prélèvent le maximum d'énergie thermique sur les gaz qui les traversent, qu'elles transforment en couple moteur afin d'entrainer une hélice. Le turbopropulseur a un meilleur rapport puissance/poids que le moteur à piston. Exemple : le Transall et l'ATR 72 sont dotés de turbopropulseurs.

3. Le turbomoteur

Il équipe les hélicoptères. Il permet l'entraînement d'un rotor de très grand diamètre, ainsi que le rotor anticouple.

Tête de rotor : très importante pièce d’un aéronef à voilure tournante qui comprend les pales et le mécanisme du rotor.

Le rotor principal est la grande hélice d'un hélicoptère. Sa rotation assure à la fois la sustentation et la propulsion de l'appareil. Il se compose d'un mât entraîné par le moteur, d'un moyeu et d'au minimum deux pales. Par l'intermédiaire des commandes de vol, le pilote peut modifier le pas des pales, c'est-à-dire l'angle avec lequel elles attaquent l'air. Le décollage par exemple s'obtient en augmentant cet angle. D'une manière générale, c'est en agissant sur ce pas et sur l'angle du rotor lui-même que le pilote fait évoluer son appareil dans toutes les directions. Un rotor d'hélicoptère autorise des vitesses de translation maximales d'environ 300 km/h, contre 700 km/h pour un avion. Certains gros appareils comme l'hélicoptère de transport américain Boeing CH-47 Chinook sont équipés de deux rotors.

Le rotor anticouple est la petite hélice verticale installée généralement sur la queue d'un hélicoptère. Sa fonction première est d'annuler le mouvement appelé « couple » engendré par le rotor principal : en effet la rotation de celui-ci tend à faire tourner l'appareil en sens inverse. D'autre part, l'action appropriée sur cette petite hélice permet au pilote de contrôler la direction de son appareil. Quand le rotor anticouple est intégré dans l'épaisseur de la queue de l'appareil comme sur l'EC-135 d'Eurocopter, on l'appelle alors un « fenestron ».

On désigne par « autorotation » la manière dont fonctionne un rotor d'hélicoptère qui n'est plus actionné par son système de propulsion. Cela se produit notamment en cas de panne de moteur. N'étant plus propulsé, l'hélicoptère commence alors à perdre de la vitesse et à descendre mais son rotor continue à tourner sous l'effet du vent relatif occasionné par cette descente et orienté de bas en haut. Il réagit en fait à la manière d'une éolienne. Etant donné que c'est cette rotation qui confère sa portance à l'hélicoptère, on peut presque dire que l'hélicoptère se met à planer malgré son absence d'ailes. Afin d'assurer un atterrissage dans de bonnes conditions, le pilote doit cependant maintenir et contrôler cette rotation. Il le fait en agissant sur l'angle avec lequel les pales du rotor attaquent l'air. Si elles sont trop horizontales, elles finiront par s'arrêter de tourner. Si elles sont trop verticales, la vitesse de la descente augmentera trop rapidement.

4. Les performances en croisière

Elles sont exprimées en pourcentage de puissance. Un pourcentage élevé augmente la vitesse et la consommation horaire mais réduit l'autonomie et la distance franchissable.

5. Le turbo-compresseur

Certains moteurs d'avions sont équipés d'un compresseur qui permet d'envoyer dans les pipes d'admission une quantité d'air toujours égale (la pression d'admission dépend de la pression atmosphérique qui diminue avec l'altitude).

Le plafond (altitude maximale que peut atteindre l'aéronef) et la vitesse de croisière de l'avion peuvent ainsi être augmentés.