本发明一种变循环空气涡轮火箭组合发动机，包括压气机、轴、主燃烧室、空气涵道、涡轮、加力燃烧室和尾喷管；压气机位于主燃烧室进气口侧，涡轮位于主燃烧室出气口侧，压气机与涡轮通过轴连接；空气涵道位于主燃烧室外侧，连通压气机与加力燃烧室；加力燃烧室位于涡轮排气侧，尾喷管与加力燃烧室连通；组合发动机还包括燃气发生器和第二涡轮，燃气发生器位于空气涵道和主燃烧室之间第二涡轮位于涡轮的叶尖处并通过轴与压气机连接；燃气发生器出口正对第二涡轮。本发明为航空飞行器提供一种既能长时间经济巡航，又能短时间内以较高综合性能高速机动的动力系统解决方案，且可解决现有航空涡轮发动机无法自起动的问题。