Os motores a jato surgiram, como conceito, no primeiro século depois de Cristo, quando Heron de Alexandria inventou o eolípila. Este invento usava o vapor direcionado através de dois tubos, de modo a realizar o movimento de uma esfera em seu próprio eixo.
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No entanto, a descoberta nunca foi utilizada como fonte de energia mecânica e os potenciais usos práticos da invenção de Heron não foram reconhecidos. Simplesmente, à época, foi considerado uma mera curiosidade.
A propulsão a jato, literalmente e figurativamente, pode ser levada a sério com a invenção do foguete pelos chineses no século 11. Os foguetes inicialmente foram destinados a finalidades simples, como no uso de fogos de artifício, mas gradualmente passaram a ser usados para propelir armamentos de efeito moral. Neste ponto, a tecnologia se estagnou por séculos.
Já no século 20, persistia o problema de que os motores a foguete eram ineficientes para serem usados na aviação. Na engenharia aeronáutica da década de 1930, o motor à combustão interna, em suas diversas formas – motores rotativos, radiais, ar-refrigerados e refrigerados à água – eram os únicos tipos de motores viáveis para o desenvolvimento de aviões.
Porém, esses motores eram aceitáveis em razão das baixas necessidades de desempenho até então exigidas. Entretanto, os engenheiros estavam prevendo, conceitualmente, que o motor a pistão era limitado em termos de desempenho: o limite era dado essencialmente pela eficiência da hélice.
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Esta foi a motivação por trás do desenvolvimento da turbina a gás, comumente chamada apenas por “motor a jato”, a qual poderia ser quase tão revolucionária para a aviação quanto o primeiro voo de Santos Dumont. A chave para o motor a jato viável foi a utilização da energia oriunda de um compressor para se auto-propulsionar.
A ideia, no entanto, já havia sido desenvolvida muito antes da invenção do avião. A patente para um turbina estacionária foi registrada por John Barber, na Inglaterra, em 1791. A primeira turbina a gás auto-propelida, entretanto, foi construída em 1903 pelo engenheiro norueguês Aegidius Elling.
As primeiras patentes para a “propulsão” a jato, contudo, foram encaminhadas em 1917. Limitações do desenho e dos meios de engenharia e metalurgia aplicados na produção inviabilizaram, num primeiro momento, a execução de tais motores. Os principais problemas eram a segurança, confiabilidade, peso e, especialmente, a operação.
Em 1929, o estudante de aeronáutica Frank Whittle encaminhou suas ideias sobre um motor turbo-jato para seus superiores. Um ano depois, Whittle pediu sua primeira patente, que foi concedida em 1932.
A patente exibia um compressor de dois estágios axiais seguido por um compressor centrífugo simples (“single-sided“). Mais tarde, Whittle se concentrou apenas em simplificar o compressor centrífugo, por conta de razões práticas.
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Em 1935, Hans von Ohain iniciou um trabalho em um projeto similar na Alemanha, aparentemente sem conhecimento do trabalho desenvolvido por Whittle. O primeiro motor desenvolvido por Whittle funcionou em 1937. Era alimentado com combustível líquido e possuía a bomba de combustível acoplada ao motor.
Por sua vez, o motor de von Ohain, desenvolvido cinco meses depois de Whittle, era abastecido por gás, sem ter um dispositivo de abastecimento acoplado.
A equipe de desenvolvimento de Whittle passou por apuros por não conseguir parar o motor no seu teste, mesmo depois que este teve o combustível cortado. Isto se deu porque vazou combustível para dentro do motor, o fazendo funcionar até queimar completamente o combustível vazado.
Whittle infelizmente não conseguiu desenvolver um revestimento selante apropriado para o projeto, e assim ficou para trás de Von Ohain na corrida para colocar um motor a jato no ar.
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Ohain aproximou-se de Ernst Heinkel, um dos grandes empresários da indústria aeronáutica alemã da época, que imediatamente percebeu o potencial do projeto. Juntos, eles produziram seu primeiro motor, o HeS 1, em setembro de 1937. Ao contrário do projeto de Whittle, Ohain utilizou hidrogênio como combustível, abastecido por pressão.
Seus desenvolvimentos posteriores culminaram no motor HeS 3, movido a gasolina, que gerou 499 Kgf de empuxo (5 kN). Este motor foi montado na compacta e simples fuselagem de um He 178, pilotado por Erich Warsitz em 27 de agosto de 1939. Realizado no aeródromo de Marienehe, foi o primeiro voo de um avião a jato do mundo.
Enquanto isso, o primeiro motor de Whittle estava se tornando viável. Após receber financiamento do Ministério do Ar, criou, em 1941, uma versão operacional do motor. Chamada de W.1, gerou 454 Kgf de empuxo (4 kN) e foi montada em um Gloster E28/39, voando pela primeira vez em 15 de maio de 1941, na base áerea da Royal Air Force, de Cranwell.
