Los motores a reacción o de turbina proporcionan potencia para aviones de aviación comercial y general en todo el mundo. Las aeronaves impulsadas por hélices tienen limitaciones de altitud operativas debido al rendimiento del puntal, pero el rendimiento del motor a reacción tiende a aumentar a mayores altitudes. El rendimiento de los motores de turbina se mide por el consumo de combustible, el empuje y la resistencia a varias altitudes de funcionamiento.
Un motor de turbina producirá una gran cantidad de empuje a bajas altitudes debido a la alta densidad del aire. A medida que el avión sube, la densidad del aire disminuirá hasta que el avión alcance altitudes normales de crucero, a menudo por encima de 30,000 pies (9,100 metros). Aunque la densidad del aire es mucho más baja en estas altitudes, la aeronave puede viajar más rápido debido a la resistencia reducida o la fricción del aire.
El alto empuje del jet en altitudes más bajas es una desventaja para la eficiencia del motor. Un avión a reacción que navega a altitudes más bajas debe reducir la potencia significativamente para evitar el exceso de velocidad y el daño de la célula. El empuje menor resultante con alta densidad de aire crea un rendimiento deficiente del motor a reacción, y el consumo de combustible será mayor.
El rendimiento del motor a reacción se optimiza cuando la turbina opera cerca del 100 por ciento de potencia. Esto ocurre porque solo una parte del empuje del motor se debe a la combustión del combustible. Una gran proporción de empuje es el aire comprimido por la sección del compresor de la turbina y que pasa a través del motor o evita el proceso de combustión. La mayoría de los motores de turbina se denominan motores de derivación, porque solo una parte del flujo de aire se usa para la combustión de combustible, y el resto evita la sección de combustión.
Cuando el aire ingresa a la entrada del motor, pasa a través de una serie de rotores y palas que comprimen el aire a una presión más alta a medida que pasa a través de una sección transversal más pequeña. El aire de mayor presión se utiliza tanto para el empuje de derivación como para el aire de combustión. Una boquilla de descarga está diseñada para acelerar el aire que sale por la parte trasera del motor a medida que la presión se convierte en velocidad, lo que resulta en un empuje que empuja el avión hacia adelante. Los gases de combustión también impulsan una serie de aspas conectadas a un eje que hace funcionar la sección del compresor de entrada.
El rendimiento del motor a reacción a menudo se mide por el consumo específico de combustible. Esto se define como la cantidad de combustible utilizado dividido por el empuje neto del motor. El empuje neto es el empuje total del motor menos la cantidad de empuje producida por los efectos del ariete, o el aire que pasa a través del motor debido a la velocidad de vuelo. El consumo específico de combustible proporciona a los diseñadores valores estándar de rendimiento del motor que se pueden comparar para diferentes altitudes y velocidades.
También es importante comprender el rendimiento del motor a reacción para situaciones en las que un motor falla en un avión multimotor. El motor restante debe producir suficiente empuje a una altitud específica para permitir un vuelo controlado hasta que se pueda realizar un aterrizaje. Además, el motor que no funciona crea resistencia debido al aire que lo atraviesa, un efecto llamado molino de viento. Los diseñadores deben incluir el rendimiento del motor en los requisitos de rendimiento del motor.