ギヤードターボファンエンジン

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ギヤードターボファンエンジン
1.ファン
2.減速機構(遊星ギヤ)
ボンバルディア チャレンジャー 600に搭載されたALF 502ギヤードターボファン

ギヤードターボファンエンジン(Geared Turbo Fan Engine、 GTF)とは、ジェットエンジンの一種。従来のターボファンエンジンの発展形であり、従来と異なるのは、ファンを減速して駆動するために遊星歯車機構を採用する点である。

概要[編集]

(比較)ターボファンエンジンの構造
ファンの軸に減速機構が無い

一般にターボファンエンジンは、ファンの直径をより大きくする、すなわちバイパス比を大きくすることで燃費を改善することができる。バイパス比を大きくする事は、すなわちファンと低圧タービンの直径の比が増える事を意味するが、ファンの回転数を変更せずに極端に大径化すると、ファンブレードの先端周速が音速に達してしまい、造波抗力によって極めて大きな損失を生じてしまう。一方、従来のターボファンエンジンにおいてはファンと直結している低圧圧縮機及び低圧タービンは、回転数をある程度より下げると圧縮効率が著しく低下してしまう。したがって、ファンの回転数を下げるにも限界があった。

仮にファンの回転数をファンブレードにとって最適な速度で回転させようとすると低圧コンプレッサ及び低圧タービンの回転数を落とさなければならないため、圧縮効率の低下をカバーしてファン及び低圧コンプレッサの回転に必要なエネルギーを取り出すには低圧タービンの段数を増やさなければならないというジレンマが生じる。ここで遊星歯車による減速機構を導入し、低圧圧縮機軸とファン軸の間のギア比を変えることでファンと低圧タービンをそれぞれにとって最適な回転数で運転することが可能になる、と言うのがギヤードターボファンエンジンの基本的なコンセプトである。ファンと低圧圧縮機が自身にとってより高効率な回転数で回転できる事により、エンジンの低圧圧縮機と低圧タービンの段数と部品点数および重量を減らすことが出来る。しかしながら、一部のエネルギーは歯車機構での伝達損失による発熱によって失われ、タービンと圧縮機で低減された重量は減速歯車機構の重量で相殺される。製造費用と信頼性も同様である。

しかし、ファンの回転数を低く、ファンを大径化して高バイパス比にすることで、燃料消費の効率化と騒音の大幅な低減を両立することが可能である。ギヤードターボファンを搭載したBAe 146は、当時はもちろん現在においてもジェット機としては世界で最も静粛な民間航空機の一つであり[1]ロンドン都心に近いロンドン・シティ空港で活躍している。騒音低減の大部分は、ファンの翼端速度の抑制によってもたらされた。従来のターボファンの特性上、ファンの翼端速度は、かろうじて音速を超えない程度に抑えるのが限度であった。ギヤードターボファンでは、むやみに低圧タービンの段数を増やさなくても圧縮効率を維持することが可能になり、さらにファンの翼端速度を音速よりも充分に低い回転数に保って運転することができる[2]

ファンと低圧圧縮機の間に減速ギアボックスを挿入したスタイルを持つG.T.F.の構造は、本質的にはターボプロップエンジンプロペラをタービンと同軸のダクテッドファンとしたものである。そのため、ターボファンエンジンターボプロップエンジンの折衷、あるいは両者の中間的な性質を持つ形式であるといえる。

このような仕様のエンジンとしては、長年使用されているハネウェル TFE731をはじめハネウェル ALF 502/507や、近年では三菱リージョナルジェットのパワープラントとして用いられているプラット・アンド・ホイットニー PW1000Gシリーズなどがある。

ギヤード・ターボファンでは、一般的な高バイパス比ターボファンエンジンやターボプロップエンジンと同様、減速ギアボックスを通じて駆動されるファン(プロペラ機のプロペラに相当)が大半の推力を生み出し、その他の推力はエンジン排気から直接生み出される。

エンジン[編集]

試み[編集]

関連項目[編集]

出典[編集]

脚注
文献

外部リンク[編集]