燃氣輪機的工作過程是，壓氣機(即壓縮機)連續地從大氣中吸入空氣并将其壓縮；壓縮後的空氣進入燃燒室，與噴入的燃料混合後燃燒，成為高溫燃氣，随即流入燃氣渦輪中膨脹做功，推動渦輪葉輪帶着壓氣機葉輪一起旋轉；加熱後的高溫燃氣的做功能力顯著提高，因而燃氣渦輪在帶動壓氣機的同時，尚有餘功作為燃氣輪機的輸出機械功。燃氣輪機由靜止起動時，需用起動機帶着旋轉，待加速到能獨立運行後，起動機才脫開。

原理圖

燃氣輪機的工作過程是最簡單的，稱為簡單循環；此外，還有回熱循環和複雜循環。燃氣輪機的工質來自大氣，最後又排至大氣，是開式循環；此外，還有工質被封閉循環使用的閉式循環。燃氣輪機與其他熱機相結合的稱為複合循環裝置。

燃氣初溫和壓氣機的壓縮比，是影響燃氣輪機效率的兩個主要因素。提高燃氣初溫，并相應提高壓縮比，可使燃氣輪機效率顯著提高。70年代末，壓縮比最高達到31；工業和船用燃氣輪機的燃氣初溫最高達1200℃左右，航空燃氣輪機的超過1350℃。

優缺點

燃氣輪機較少用于一般汽車和個人用機械上，與其優缺點相關。事實上曾有汽車公司開發過燃氣輪機家用汽車，例如1950年，Rover制造的JET 1.0或是克萊斯勒的Chrysler Turbine Car 前後努力過數十年直到1980年代，但最後因為種種弊大于利還是放棄了計劃。[2]最終還是軍用車輛與飛機船舶較适合使用，21世紀後Jaguar推出 C-X75概念車嘗試将燃氣輪機當成發電裝置給電池充電後驅動電動車，成為一種新概念嘗試，但依然沒解決價格和排放标準問題。

優勢上

• 直接輸出旋轉運動，不要将直線往複運動轉換成旋轉運動的情境适用于燃氣輪機較好，所以噴射機和船舶很适合，但一般人使用的發電機或汽車則不是最佳适用。
• 不需要暖機也沒有那麼多冷啟動問題，在冷天候地區不需要加防凍液之類。
• 支持多種燃料：汽油，柴油，煤油，花生油，幾乎任何可燃性液體甚至混和液體都适用。

劣勢上

• 适合高速穩定運轉情境，怠速或者加速時效率相對要低很多，并且怠速時油耗費用極高。這可以算是家用汽車最不适用的成因。
• 運轉時發動機内溫度持續很高，對材料抗高溫和耐久性是高要求造成價格昂貴。
• 噪聲大，有一種獨特的尖銳噪音就算分貝降低對許多人仍難以忍受。
• 瞬時響應并不好，對汽車在城市環境下使用有影響。
• NOx氮氧化物的排放與溫度成指數相關，因此高溫的輪機就有極高排放，這可算是排放标準趨嚴的态勢下最緻命缺點。

内部結構

燃燒室和渦輪不僅工作溫度高，而且還承受燃氣輪機在起動和停機時，因溫度劇烈變化引起的熱沖擊，工作條件惡劣，故它們是決定燃氣輪機壽命的關鍵部件。為确保有足夠的壽命，這兩大部件中工作條件最差的零件如火焰筒和葉片等，須用鎳基和钴基合金等高溫材料制造，同時還須用空氣冷卻來降低工作溫度。

對于一台燃氣輪機來說，除了主要部件外還必須有完善的調節保安系統，此外還需要配備良好的附屬系統和設備，包括：起動裝置、燃料系統、潤滑系統、空氣濾清器、進氣和排氣消聲器等。

燃氣輪機有重型和輕型兩類。重型的零件較為厚重，大修周期長，壽命可達10萬小時以上。輕型的結構緊湊而輕，所用材料一般較好，其中以航機的結構為最緊湊、最輕，但壽命較短。

與活塞式内燃機和蒸汽動力裝置相比較，燃氣輪機的主要優點是小而輕。單位功率的質量，重型燃氣輪機一般為2～5千克/千瓦，而航機一般低于0.2千克/千瓦。燃氣輪機占地面積小，當用于車、船等運輸機械時，既可節省空間，也可裝備功率更大的燃氣輪機以提高車、船速度。燃氣輪機的主要缺點是效率不夠高，在部分負荷下效率下降快，空載時的燃料消耗量高。

不同的應用部門，對燃氣輪機的要求和使用狀況也不相同。功率在10兆瓦以上的燃氣輪機多數用于發電，而30～40兆瓦以上的幾乎全部用于發電。

燃氣輪機發電機組能在無外界電源的情況下迅速起動，機動性好，在電網中用它帶動尖峰負荷和作為緊急備用，能較好地保障電網的安全運行，所以應用廣泛。在汽車(或拖車)電站和列車電站等移動電站中，燃氣輪機因其輕小，應用也很廣泛。此外，還有不少利用燃氣輪機的便攜電源，功率最小的在10千瓦以下。

燃氣輪機的未來發展趨勢是提高效率、采用高溫陶瓷材料、利用核能和發展燃煤技術。提高效率的關鍵是提高燃氣初溫，即改進渦輪葉片的冷卻技術，研制能耐更高溫度的高溫材料。其次是提高壓縮比，研制級數更少而壓縮比更高的壓氣機。再次是提高各個部件的效率。

高溫陶瓷材料能在1360℃以上的高溫下工作，用它來做渦輪葉片和燃燒室的火焰筒等高溫零件時，就能在不用空氣冷卻的情況下大大提高燃氣初溫，從而較大地提高燃氣輪機效率。适于燃氣輪機的高溫陶瓷材料有氮化矽和碳化矽等。

按閉式循環工作的裝置能利用核能，它用高溫氣冷反應堆作為加熱器，反應堆的冷卻劑(氦或氮等)同時作為壓氣機和渦輪的工質。

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