传统的涡轮风扇发动机(简称涡扇发动机)低压涡轮转速与风扇相同,受风扇叶尖切线速度的限制,发动机涵道比越大,对应的风扇转速越低,低压涡轮转速随之降低,使其不能在最佳状态工作,级数和重量增加。涡轮风扇发动机中,齿轮减速器的引入解决了涵道比增加带来的低压转子转速和风扇转速间不协调的矛盾,风扇和低压涡轮均可在最佳状态工作,使得发动机更加节能和环保。20世纪70年代,在传统双转子涡扇发动机基础上提出了齿轮传动涡扇发动机概念。具有代表性的齿轮传动涡扇发动机型号有TFE731系列、ALF502系列以及PW1000G系列发动机。其中最有影响力的是PW1000G系列发动机,2016年1月开始服役,配装于空客公司A320neo单通道客机。
PW1000G系列发动机为典型的齿轮传动涡扇发动机,其推力范围约为67~150千牛,涵道比约12,总压比为45~50,耗油率约0.5千克/(大牛·小时)。与同等推力级别的传统发动机相比,耗油率、噪声水平和污染物排放均有较大幅度的降低。齿轮减速器是齿轮传动涡扇发动机核心部件之一,典型构型为星型齿轮结构,减速比约为3∶1,传动功率大于20000千瓦,传动效率能够达到99%以上。
齿轮传动涡扇发动机的发展主要取决于齿轮减速器技术的突破。随着齿轮减速器传动效率提高、传动功率增大、功重比提高、可靠性增加,齿轮传动涡扇发动机向着更大推力、更低油耗、更低噪声和更少污染物排放方向发展,是先进大涵道比涡扇发动机的主要发展方向,可用于大型、远程军民用飞机。