F7 (エンジン)

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P-1の3号機に装備されたもの

IHI F7川崎 P-1のためにIHIによって開発されたターボファンエンジンである。開発総額は200億円以上。

概要[編集]

開発[編集]

F7はP-1のエンジンとして1998年より開発が始められた、国内開発となったのは同クラスの現用エンジンがプラット・アンド・ホイットニーJT8D-9GECF34-8E程度しか存在せず、選択肢の少なかったことによる。

1998年からは高バイパス比エンジン技術の研究が始められた。1998年から2001年にかけターボファンエンジンの構成要素の研究[1]が実施され、ファン等のデータが取得された。この成果を元に2000年から2002年にかけて新たに研究試作した高バイパス比ファン等と1995年に試作した低バイパス比のXF5-1のエンジンコアを組み合わせた高バイパス比ファンエンジン(地上据置型)の研究が実施され、燃料消費率、バイパス比などの目標性能を達成した。

2001年からは大型機用エンジンの研究が始められた。これは実験用航空機にて飛行可能なレベルまでの機能・性能の実証を行うもので、2002年にはXF7-10の飛行試験が行われ[2]同年第2半期からは、XF7-10のPFRT (Preliminary Flight Rating Test:予備飛行定格試験)が開始された。このPFRTは、軍用仕様のMIL-E-5007D規格に規定された本来のPFRTに加え、独自のFADECシステムに関する規格に準拠していることも試験するものであった[3]

2004年10月28日、形式をXF7-10として正式にP-1のエンジンとして採用が決定され、同年11月から12月にかけてC-1FTBをテストベッドとしてXF7-10エンジンの飛行試験が行われた。また、同年からは次期固定翼哨戒機用エンジンの研究が始められ2004年から2008年前半に研究試作が、2006年後半から2010年前半まで所内試験がそれぞれ実施された。

20072月大樹町多目的航空公園において環境氷結試験が実施された[4]

同年6月7日、地上での耐久試験中にエンジン内部のベアリングが損傷するという事象が発生した。

同年8月にPFRTが完了、9月から10月にかけてアメリカ空軍アーノルド技術開発センターにおいて高空試験が実施された[5]

2010年より量産型の設計が完了。製造が開始された。

2013年5月13日、計器動作確認のため高度約10,000mから約8,000mへ急降下させた後、エンジン出力を急激に下げながら飛行姿勢を立て直したところ燃焼が不安定になり全エンジンが停止するというトラブルが発生した。

9月27日、原因が量産化に至って燃料噴射弁を肉厚にする設計変更をしたためであることが判明した[6]。該当エンジンを搭載したP-1は制御プログラムを改修し燃料流量を増やすことでこの問題を解決し10月23日に飛行を再開している。

特徴[編集]

F7は、離陸時推力が1基あたり約60kN(6,100kg/13,500lbs)と、一般的な50-100席クラス旅客機用エンジンと同水準で、省燃費・低騒音を特徴とする。

先行して開発されたXF5-1の技術が移転されており、エンジンコアはほぼ同じである。日米英独で国際共同開発した民間用の同クラスエンジンV2500の経験も役立った。IHIがタービンなど基幹構成品を開発・生産するほか、川崎と三菱も部品を供給する。

XF7-10では、塩害による腐食バードストライクによる損傷を防ぐ為に強力な合金が選択され、騒音減衰パネルも採用された[7]。そのため騒音はP-3T56英語版よりも5~10dB低く、アイドリング時に76dB、離陸時に70.6dBである[8]

環境にも配慮されておりタービン入口温度を1,600℃から1,550℃に下げることにより、排気ガスの排出物を(ICAOの規格における基準を100%とした相対比で示すと)NOx54%, CO33%, UHC0.5%, 黒煙74%としている[9]

また、F7-10は、GE・アビエーションシステム英語版のカウル開閉装置による逆推力装置を備えている[10]。ただし、P-1のF7-10では、逆推力装置が装備されているのは4発のうち胴体側2発のみである。

形式[編集]

XF7-10
試作型
F7-10
量産型
F7-GT
ガスタービン型[11]

搭載機[編集]

仕様 (F7-10)[編集]

一般的特性

  • 形式: 高バイパスターボファン
  • 全長: 2.7 m
  • 直径: 1.4 m (ファン)
  • 乾燥重量: 1,240 kg

構成要素

  • 圧縮機: ファン1枚・10段(低圧2段、高圧8段)軸流圧縮機
  • 燃焼器: アニュラー型
  • タービン: 2段低圧・4段高圧タービン

性能


出典[編集]

  1. ^ 1998年から2000年に2/1ターボファン、1999年から2001年に実大ターボファンの研究・試作が行われた
  2. ^ XF7-10 development reference paper[リンク切れ] p. 11 in TRDI Defense Technology Symposium 2007
  3. ^ XF7-10 PFRT reference paper[リンク切れ] p5&p7 in TRDI Defense Technology Symposium 2007
  4. ^ XF7-10エンジンの環境氷結試験
  5. ^ XF7-10エンジン海外高空試験
  6. ^ “海自哨戒機トラブル、エンジンの設計変更が原因”. 朝日新聞. (2013年9月27日). http://www.asahi.com/national/update/0927/TKY201309270408.html 2013年9月27日閲覧。 
  7. ^ XF7-10 development reference paper p8
  8. ^ XP-1's inspection report by city council member[リンク切れ]
  9. ^ XF7-10 PFRT reference paper p13
  10. ^ GE - Cowl Opening Systems”. GE Aviation Systems. 2009年1月21日閲覧。
  11. ^ F7-GTの実用化に関する技術調査の契約希望者募集要項
  12. ^ XF7-10 development reference paper p7

外部リンク[編集]