Лопа́точная маши́на (лопастная машина), устройство для преобразования энергии потока жидкости или газа при обтекании им лопаток (лопастей) вращающегося рабочего колеса (вала). В тех случаях, когда поток отдаёт свою энергию вращающемуся валу, лопаточные машины называют турбинами или ветродвигателями (в случае использования энергии ветра). Когда энергия движущегося потока повышается за счёт энергии, подводимой от привода к рабочему колесу, лопаточные машины называют:

• насосами (при протекании жидкости);

• вентиляторами;

• газодувками (воздуходувками);

• компрессорами (при протекании воздуха или газа).

Разновидностью лопаточных машин являются также лопастные движители – воздушный винт, гребной винт, гребное колесо и др.

По характеру рабочего процесса лопаточные машины относят к динамическим машинам, поскольку передача мощности потоку или от потока в них совершается за счёт динамического воздействия лопаток вращающегося вала, без изменения объёма внутренних полостей машины (в отличие от объёмных гидравлических машин – возвратно-поступательных и роторных). Основной рабочий орган – лопаточное (лопастное) колесо; оно состоит из лопаток, укреплённых на втулке (ступице), которая присоединяется к валу. Форма и конструкция лопаток определяются назначением, условиями рабочего процесса, требованиями прочности и технологии их изготовления. Лопатки, если они не изготовлены совместно с диском, соединяются с ним при помощи сварки или механически и могут быть поворотными (для регулирования). Длина лопаток изменяется от 8 мм у турбин до 15 м и более у ветродвигателей.

Лопаточные машины классифицируют по роду перемещаемой жидкости или газа (водяные, воздушные, паровые, газовые, дымовые и т. п.); по направлению движения потока относительно оси вращения рабочего колеса (осевые, радиально-осевые, диагональные, центробежные и др.); по развиваемому или расходуемому перепаду давлений (в газодувных лопаточных машинах – по степени повышения давления по отношению к атмосферному). По принципу действия различают активные и реактивные лопаточные машины (в первых давление потока на входе и выходе из рабочего колеса одинаково и равно атмосферному, во вторых давление потока на входе и выходе различно).

По конструкции лопаточные машины подразделяют на одноступенчатые (вентиляторы, мельницы, ветродвигатели) и многоступенчатые (компрессоры, газовые и паровые турбины, водяные насосы). Одноступенчатые лопаточные машины состоят из рабочего колеса, устройств для подвода и отвода рабочего тела; многоступенчатые – из концевых и промежуточных ступеней. Концевые ступени включают подводящее устройство с направляющим аппаратом и рабочее колесо (входная) и отводящее устройство, расположенное за последним рабочим колесом (выходная). Подвод предназначен для создания вращающего момента на входе в рабочее колесо; отвод служит для уменьшения кинетической энергии потока на выходе из лопаточной машины. Промежуточные ступени одинаковы – рабочее колесо и направляющий аппарат. В многоступенчатых лопаточных машинах изменение параметров потока (например, повышение давления в насосах или компрессорах) происходит ступенчато от одного рабочего колеса к другому. Например, промышленные насосы могут повышать давление до 35 МПа (350 кгс/см²). Развиваемый напор, расход газа или жидкости и затраты мощности на валу определяются частотой вращения вала и размером проточной части (расчётным диаметром) машины.

Регулирование производительности лопаточных машин обеспечивается поворотом лопаток направляющего аппарата или рабочего колеса. Производительность одноступенчатых газодувных лопаточных машин достигает 140 м³/с, а многоступенчатых осевых – до 370 м³/с. Водяные насосы высокого давления обеспечивают подачу воды до 1500 м³/ч, а низконапорные насосы осевого типа городского водоснабжения – до 100 тыс. м³/ч.

Первыми лопаточными машинами были простейшие лопаточные движители – весло и парус (лопатка в воздушном потоке). Древними прототипами современных лопаточных машин стали водяные и ветряные мельницы и водоподъёмные машины. Принцип работы паровых турбин в 1 в. применён Героном Александрийским в устройстве парового шара, т. н. эолипиле. Основы теории лопаточных машин разработаны Л. Эйлером, впервые описавшим гидромеханическую схему их работы. Современная теория лопаточной машины базируется на работах по циркуляции потока в межлопаточном канале и теории вихрей Н. Е. Жуковского.