Un turbofan è un tipo di sistema di compressione dell’aria utilizzato nella maggior parte dei motori a reazione per aeromobili a partire dal 2011, nonché in alcune auto, barche o veicoli specializzati ad aria compressa come hovercraft o elicotteri assistiti da turbofan. È considerato un miglioramento rispetto ai motori a turbogetto o turboelica alle normali velocità degli aerei commerciali a causa della maggiore efficienza del carburante e della riduzione del rumore, e il motore a turbina a gas turbofan è anche incorporato in molti velivoli militari sub-sonici. Il primo motore a reazione aerodinamico a turbofan fu realizzato nel 1943, ma i problemi con l’efficienza e l’affidabilità dei primi progetti rispetto a quello dei turbo jet ne ritardarono l’adozione diffusa fino agli anni ’60.
Un design di base per un motore turbofan ha una turbina montata frontalmente che aspira l’aria e la canalizza in due direzioni. Una piccola porzione dell’aria viene convogliata verso una camera di combustione centrale, dove viene riscaldata bruciando carburante ed espulsa da un ugello a getto sul retro per la spinta. L’aria rimanente viene incanalata attorno alla camera di combustione per mescolarsi con i gas di scarico del processo di combustione, mentre una turbina di scarico la canalizza fuori dalla camera. Ciò aumenta la capacità di spinta del motore, riduce i livelli di rumore e raffredda contemporaneamente la camera di combustione. Tali motori sono noti come turbofan bypass, in cui il rapporto tra l’aria bypassata convogliata attorno al motore e l’aria utilizzata per la combustione è compreso tra 8 e 1 o superiore.
L’invenzione del motore turbofan fu un miglioramento significativo rispetto ai motori a pistone poiché la direzione del movimento nel motore era in una direzione rotativa, riducendo le vibrazioni complessive dell’aeromobile. Mentre le parti di un semplice motore turbofan ruotano tutte alla stessa velocità, i motori più avanzati a partire dal 2008 hanno un sistema di controllo del cambio per aumentare il livello di efficienza del carburante del 12% o più, nonché ridurre le emissioni di rumore e gas di scarico fino al 50% . Questi turbofan del cambio tentano di far corrispondere la velocità dell’aria bypassata alla velocità dell’aeromobile stesso, dove i progetti precedenti utilizzavano la maggiore velocità dell’aria bypassata per alimentare la turbina di scarico per una spinta aggiuntiva. Controllando ciascuna parte del processo di compressione e scarico singolarmente, il livello di efficienza del motore può essere regolato per la velocità e l’atteggiamento dell’aeromobile, aumentando l’efficienza complessiva.
I velivoli militari che possono volare a velocità supersoniche di MACH 1.6 o superiori e che necessitano di caratteristiche ad alte prestazioni utilizzano versioni ibride del turbofan. A velocità supersoniche, i motori a reazione con design più semplici, come i motori turbojet o ramjet, hanno un rapporto spinta-peso molto più elevato rispetto al turbofan, ma funzionano male a velocità subsoniche. Questi motori di aeromobili hanno quindi caratteristiche aggiuntive, come i postcombustori e la spinta vettoriale. I postcombustri iniettano carburante aggiuntivo dietro le turbine del motore stesso e lo accendono, dando all’aeromobile un potente impulso di spinta per manovre aeree ad alta velocità. La spinta vettoriale viene anche utilizzata per controllare l’atteggiamento dell’aeromobile mediante l’aggiunta di ugelli di scarico a getto mobile sul motore turbofan, dove è possibile modificare l’angolo di uscita dei gas di scarico. Ciò può essere utile nelle curve a mezz’aria, nel decollo verticale come nel caso del jet Harrier, oppure può creare una spinta inversa per far arrestare rapidamente un aeromobile su una breve pista.