ロールス・ロイス RB211

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ロールス・ロイス RB211
ロールス・ロイス RB211
要目一覧
種類 ターボファンエンジン
製造国 イギリスの旗 イギリス
製造会社 ロールス・ロイス plc
最初の運転 1969年
主な搭載機 ロッキード L-1011 トライスター
ボーイング747-SP
ボーイング747-200
ボーイング747-400
ボーイング757
ボーイング767
ツポレフ Tu-204
形式 3軸式 ターボファンエンジン
(バイパス比5.0)
全長 119.4 in (3,030 mm)
ファンの直径 84.8 in (2,150 mm)
重量 9,195 lb (4,171 kg)
圧縮機 軸流式
推力 42,000 lbf (190 kN)
RB211-22を搭載するロッキード L-1011型機

ロールス・ロイス RB211ロールス・ロイスplcが生産する高バイパスの推力37,400 から 60,600 重量ポンド (166 から 270 KN)のターボファンエンジンである。原型は1972年に運航を開始したロッキード L-1011 トライスター向けに開発され、当時はこの航空機のみに使用された。当初、採用した複合材製のファンブレードHyfilのバードストライク試験における失敗により、開発をやり直す必要が生じた為、開発費が高騰してロールスロイス・リミテッドは破産してイギリス政府によって国有化された。このRB211はは世界初の実用化された3軸式ターボファンエンジンで、国際的な民間航空機のエンジンの市場において占有率の低かったロールスロイスを主要なエンジン供給会社に成長させる立役者となった。[1] 派生型がボーイング 747ボーイング 757ボーイング 767やロシアのツポレフ Tu-204に搭載された。他に発電用にも使用されている。

RB211は1990年代に公式に同種の構造の後継機であるトレントファミリーに置き換わった。[1]

歴史[編集]

背景[編集]

1966年アメリカン航空は新型の座席あたりの費用が少ない経費で運航可能な短、中距離旅客機を導入する予定があることを発表した。アメリカン航空は双発機を探していた。航空機製造会社にとって新型旅客機の開発を正当化するためにはさらにもう一社この種の機体を導入予定の航空会社が必要だった。イースタン航空も同様に興味を示したが洋上を飛行する路線の為に航続距離の長い機体を必要としていた。当時、この用途には冗長性を持たせる為に三発機が必要だった。他の航空会社も三発機に賛同した。ロッキードダグラスはこの要望に応えるべく、それぞれ、L-1011DC-10を開発案として示した。両方とも約300人乗りのワイドボディーで2通路の大陸間横断飛行の長距離対応の三発機という類似した機体案であった。

両機の案は共に新型のエンジンの搭載が必要だった。予定されたエンジンは当時、開発が進みつつあった燃費が良く、騒音の少ないターボファンエンジンだった。ロールスロイスは当時、推力45,000 lbf (200 kN)級の3軸式の高バイパスターボファンエンジンをRB178としてホーカー・シドレー トライデントのエンジンの換装用として開発中だった。この作業は後に推力47,500 lbf (211 kN)のRB207としてエアバスA300に搭載する為に開発されたがRB211計画を進める為に中止された。 一方、ロールスロイスは同様に高効率が約束される3軸式のターボファンエンジンの開発を行っていた[注 1]。 この構成はタービンのグループが3つありそれぞれが同軸で異なる回転数で圧縮機を駆動する。さらにそれぞれの圧縮機の段の回転数は最適化されるので製造、整備においてはより複雑にはなるものの、3軸設計は全長が短縮されコンパクトになり、剛性が高まる。当時、いくつかの設計案が開発中でRB203として知られるロールス・ロイス スペイの換装を目的とした推力10,000 lbf (44 kN)の設計案もあった。

設計の完了[編集]

1967年6月23日、ロールスロイスはロッキードのL-1011に対してRB211-06を提案した。新エンジンは推力が33,260 lbf (147,900 N)で、当時、開発中だったRB207の高バイパス設計とRB203の3軸設計を組み合わせたものだった。[2]彼らはファンブレードの素材としてロイヤル・エアクラフト・エスタブリッシュメントで開発された炭素繊維製のHyfilと呼ばれる全く新しい技術を取り入れた。類似の鋼で出来たファンブレードよりも大幅に軽量化出来、その為、RB211は当時のどの競合するエンジンよりも出力・重量比が優れる事が期待された。エンジンにこれらの新しい特徴を盛り込む事は時間が掛かるであろう事は予想されてはいたが、ロールスロイスはRB211を1971年に運航開始する事を了承した。[3] ロッキードは新型エンジンによってライバルである類似のDC-10に対して明確な優位に立てると感じた。しかし、ダグラスも同様にロールスロイスへDC-10へ搭載する予定のエンジンの仕様の提示を求めていて、1967年10月にロールスロイスは推力35,400 lbf (157 kN)のRB211-10を提案した。機体メーカーであるロッキードとダグラスと潜在的なエンジン供給会社であるロールスロイスとゼネラルエレクトリックプラット&ホイットニーの間と同様に主要なアメリカの航空会社の間でも激しい交渉が続いた。

この交渉期間中、値段は低下して必要とされる推力はこれまでになく上昇した。1968年、初頭にロールスは推力40,600 lbf (181 kN)のRB211-18を提案した。最終的に1968年3月29日にロッキードは94機のトライスターを受注し、ロールスロイスにRB211-22エンジンを150基発注したと発表した[3][注 2]

RB211-22 シリーズ[編集]

開発と試験[編集]

RB211の複雑さの為に開発期間と試験期間は長期間を必要した。1969年秋にロールスロイスは当初予定していた性能を保証するために苦しんだ。当初の見込みより、エンジンの推力は不十分で、重くなり、燃料消費量は大幅に多かった。この状況は1970年5月に新たに開発された複合材製のファンブレードであるHyfilが他の全ての試験に合格した後、鶏肉を高速で回転中のファンブレードにぶつけるバードストライクの試験に合格できなかった事により更に悪化した。[注 3]ロールスはHyfilの困難に対する保険として、チタン製のファンブレードを並行して開発していたが、これは余分な費用がかかり重量が増加する事を意味した。また、チタンの素材の片面のみがブレードの成型工程において正常な金属品質であるというチタン特有の技術的な問題が見つかった事によっても同様にもたらされた。

1970年9月、ロールスロイスは政府にRB211の開発費が当初見込みの£17030ポンドから2倍近くに増え、さらにエンジン単体での推定生産費用は£230,375の販売価格を上回る事を報告している。[3] 計画は危機的な状況だった[4][注 4]

破産と余波[編集]

1971年1月、ロールスロイスは債務超過に陥り、1971年2月4日、管財人の管理下におかれた[注 5]。 L-1011 トライスター計画は深刻な危機に陥った。

戦略上重要なのでRB211の開発を完了する為にロールスロイスは保守党エドワード・ヒース政権によって国有化された。

ロッキード自体が脆弱だったのでロッキード社がL-1011計画を完了する為には銀行の融資へのアメリカ政府による債務保証が必要だった[注 6]。一部の反対にもかかわらず、アメリカ政府は政府による債務保証を提供した。[5]1971年、5月、"ロールスロイス(1971)リミテッド"と呼ばれる新会社は管財人からロールスロイス社の資産を買収し、まもなくロッキード社と新たな契約を締結した。この改正された協定において納入遅延の違約金を帳消しとし、エンジン単体の価格が£110,000増額された。

会社を救う為に任命された新会長のKenneth Keithは既に退職していたスタンリー・フッカーをロールスへ呼び戻した。 彼はRB211- 22の残っている問題を解決する為に技術監督として、他の退職者達によって構成されるチームを率いた。エンジンは当初予定より1年遅れの1972年4月14日に最終的な認証を取得し、[6]トライスターは1972年4月26日にイースタン航空で運航を開始した。この功績によりフッカーには1974年、ナイトが授与された。

これら一連の出来事によってRB211の開発は遅れてしまい、ロッキードのL-1011もその分だけ開発が遅れてしまうことになった。これによって、ロッキードはライバルのDC-10に先を越されてしまい、L-1011の販売は不振に終わってしまう。

RB211の初期の運用における信頼性はエンジンの性能保証を満たす事に開発の重点がおかれていた事により期待したほど良くなかった。初期に納入された機種であるRB211-22は後の-22Bよりも定格を下げた機種だった。しかしながら、最初の数年間の運航期間中の改良計画でかなり問題が改善され、以後は信頼性の高いエンジンに熟成している。

RB211-524 シリーズ[編集]

L-1011向けに開発したものの、L-1011が売れなかった為に他機種へ採用されるようにRB211の推力を増強する為に再設計した。ファンと中圧圧縮機を再設計した事によりフッカーのチームはエンジンの推力を50,000 lbf (220 kN)に増強した。新しいエンジンはRB211-524として制定され新しいL-1011の派生機種と同様にボーイング747のエンジンとしても搭載される事が期待された。

1960年代、ロールス・ロイスはボーイング社にRB211を売り込んだが、成功しなかった。しかし、-524は性能が上がり、燃費も良く、ボーイング社が当初747のエンジンとして選定したプラット&ホイットニー社のJT9Dに充分太刀打ちでき、747の航続距離を伸ばせる事から、1973年にRB211-524を747-200の選択肢に加える事が合意され、ブリティッシュ・エアウェイズはこの組み合わせを発注し、1977年から就航した。ロールスは-524の開発を継続し、-524Cでは推力を51,500 lbf (229 kN)まで増強し、1981年に認証を取得した-524Dでは53,000 lbf (240 kN)まで増強した。 カンタス航空キャセイ・パシフィック航空カーゴルックス航空南アフリカ航空が採用した。ボーイングがより大型の747-400を計画した時には更に推力が必要でロールスロイスは推力58,000 lbf (260 kN)の-524Gや更に最初にFADECを備えた推力60,600 lbf (270 kN)の-524Hを開発することによって応じた[注 7]。-524Hは同様にボーイング767のエンジンの第3の選択肢として提案され、1990年2月からブリティッシュ・エアウェイズで就航を開始した。 イギリスブリティッシュ・エアウェイズなどは自国製のエンジンということで747にもこのエンジンを装着していた。

これらは-524系列の最終的な開発であるが、ロールスでは後継のトレントエンジンを開発し、トレント700の強化された高圧圧縮機が-524Gと-524Hに備える事が可能であることが見つかった。これらの派生機種は軽量で燃費が向上し排出物が低減され;[7]それぞれ -524G-T と -524H-Tとして分類される。同様に既存の-524G/Hエンジンを強化された-T仕様に改良する事も可能で複数の航空会社が実施している。[8]

-524は開発当時よりもますます信頼性が向上し、[9] 767に搭載される-524Hは1993年に180分間のETOPSの認定を取得した。

RB211-535 シリーズ[編集]

アイスランド航空ボーイング757-300に搭載された RB211-535E4B

当初ボーイング757向けに開発された。現在ではロシア製のツポレフTu-204などにも使用されている。

1970年代半ば、ボーイングは大成功を収めた727を代替する双発機の開発を模索していた。計画された機体は150席から200席でロールスロイスは必要な推力37,400 lbf (166 kN)を生み出す為にRB211のファンの直径を短縮し、中間圧縮機の1段目を取り除くことで実現した。新しい派生機種はRB211-535として指定された。1978年8月31日、イースタン航空ブリティッシュ・エアウェイズは-535を搭載したボーイング757の発注を発表した。1983年1月から就航したRB211-535Cはロールスロイスの供給するエンジンがボーイング社の航空機に搭載された最初の事例だった。

しかし、1978年にプラット・アンド・ホイットニーPW2000の開発を始め、その派生機種のPW2037は-535Cよりも燃費が8%優れていると主張した。ボーイングはロールスロイスに757向けにより競争力のあるエンジンを供給するように迫り、より先進的な-524の高圧部を基にした推力40,100 lbf (178 kN)のRB211-535E4が1984年、10月から就航した。PW2037ほど高効率ではなかったが、信頼性が高く、静かだった。同様に初めて幅広のファンを搭載した事によって効率が高まり騒音が低減されバードストライクなどの異物による破損に対する耐性が高まった。その結果-535Cが搭載された機体の生産は少数に留まり、大半の機体は-535Eが搭載された。

多分、最も重要な-535Eの単一の発注は低騒音が発注の要因となった1988年5月の-535E4を搭載したアメリカン航空の50機の757の発注である。:これはトライスター以来、ロールスロイスがアメリカの航空会社から受注した初めての重要な受注で、それはその後の757の市場における-535E4による市場の支配をもたらした。

面白いことに(エア・インターナショナルの報告によれば)アメリカン航空によって757の選定において-535E4を選定した事が発表された当時、ロールスロイスとボーイングの双方から歓迎された。

757の認証取得後、E4はロシアのツポレフTu-204に提案され1992年から就航した。これはロシア製の旅客機に西側のエンジンが供給される初の事例だった。[10] -535E4も同様にボーイングによってB-52H 爆撃機の8基のTF33を4基のターボファンエンジンで換装する事が提案された。1990年代末にトレントの為に開発された技術を取り入れる事により-535E4はさらに改良され、エンジンの排出物性能を向上した。[11]

-535E4はかなり信頼性の高いエンジンで[12]1990年に757で180分ETOPSの認定を取得した。

産業用 RB211[編集]

ロールスロイス社が-22の開発当時、発電用に簡単に実現できると予想され1974年に産業用 RB211の計画が提案された。-524が完成するとまもなく強化された産業用 RB211はRB211-24として指定された。発電機は数年がかりで開発され[13]現在でも25.2-32MWの規模の機種が販売されている。[14]大半は外洋の石油やガスの掘削リグやガス製造業等で使用される。[15]

船舶用 WR-21[編集]

先進的な25 MW級のWR-21中間冷却器(ICR)を備えた船舶用のガスタービンである。

仕様[編集]

3つのシリーズに分類される:

RB211-22 シリーズ[編集]

  • 3軸式 高バイパス比 5.0
  • 単段 幅広ファン
  • 7段 中圧圧縮機
  • 6段 高圧圧縮機
  • シングル式アンニュラー式燃焼器 18機の燃焼装置
  • 単段 高圧タービン
  • 単段 中圧タービン
  • 3段 低圧タービン

RB211-524 シリーズ[編集]

  • 3軸式 高バイパス比 4.3 - 4.1
  • 単段 幅広ファン
  • 7段 中圧圧縮機
  • 6段 高圧圧縮機
  • シングル式アンニュラー式燃焼器 18機の燃焼装置 (G/H-T用は24機)
  • 単段 高圧タービン
  • 単段 中圧タービン
  • 3段 低圧タービン

RB211-535 シリーズ[編集]

  • 3軸式 高バイパス比 4.3 - 4.4
  • 単段 幅広ファン
  • 6段 中圧圧縮機
  • 6段 高圧圧縮機
  • シングル式アンニュラー式燃焼器 18機の燃焼装置 (E4用の後期型は24機)
  • 単段 高圧タービン
  • 単段 中圧タービン
  • 3段 低圧タービン

中圧圧縮機の段を減らした特徴と同様に-535E4はスナバーを備えない幅広のファンブレードを備えた最初のエンジンでもあり[注 8]ファンの効率が高められている。同様によりチタン製の高圧圧縮機や炭素系複合材をエンジンナセルに採用する等、先進的な材料を採用する事も特徴である。後期型のエンジンでは強化型の-524に(FADEC等)いくつかの機能が取り入れられた。

一覧[編集]

RB211 エンジンファミリー: 明細[16]
形式 静止推力 (lbf/kN) 基本重量 (lb/kg) 全長 (in/cm) ファン直径 (in/m) 運用開始年 搭載機
RB211-22B 42,000 lbf (190 kN) 9,195 lb (4,171 kg) 119.4 in (303 cm) 84.8 / 2.15 1972 ロッキード L-1011-1, ロッキード L-1011-100
RB211-524B2 50,000 lbf (220 kN) 9,814 lb (4,452 kg) 119.4 in (303 cm) 84.8 / 2.15 1977 ボーイング 747-100, ボーイング 747-200, ボーイング 747SP
RB211-524B4 53,000 lbf (240 kN) 9,814 lb (4,452 kg) 122.3 in (311 cm) 85.8 / 2.18 1981 ロッキード L-1011-250, ロッキード L-1011-500
RB211-524C2 51,500 lbf (229 kN) 9,859 lb (4,472 kg) 119.4 in (303 cm) 84.8 / 2.15 1980 ボーイング 747-200, ボーイング 747SP
RB211-524D4 53,000 lbf (240 kN) 9,874 lb (4,479 kg) 122.3 in (311 cm) 85.8 / 2.18 1981 ボーイング747-200, ボーイング 747-300, ボーイング 747SP
RB211-524D4-B 53,000 lbf (240 kN) 9,874 lb (4,479 kg) 122.3 in (311 cm) 85.8 / 2.18 1981 ボーイング 747-200, ボーイング 747-300,
RB211-524G 58,000 lbf (260 kN) 9,670 lb (4,390 kg) 125 in (320 cm) 86.3 / 2.19 1989 ボーイング 747-400
RB211-524H 60,600 lbf (270 kN) 9,670 lb (4,390 kg) 125 in (320 cm) 86.3 / 2.19 1990 ボーイング 747-400, ボーイング 767-300
RB211-524G-T 58,000 lbf (260 kN) 9,470 lb (4,300 kg) 125 in (320 cm) 86.3 / 2.19 1998 ボーイング 747-400, ボーイング 747-400F
RB211-524H-T 60,600 lbf (270 kN) 9,470 lb (4,300 kg) 125 in (320 cm) 86.3 / 2.19 1998 ボーイング 747-400, ボーイング 747-400F, ボーイング 767-300
RB211-535C 37,400 lbf (166 kN) 7,294 lb (3,309 kg) 118.5 in (301 cm) 73.2 / 1.86 1983 ボーイング 757-200
RB211-535E4 40,100 lbf (178 kN) 7,264 lb (3,295 kg) 117.9 in (299 cm) 74.1 / 1.88 1984 ボーイング 757-200, ボーイング 757-300, ツポレフ Tu-204
RB211-535E4B 43,100 lbf (192 kN) 7,264 lb (3,295 kg) 117.9 in (299 cm) 74.1 / 1.88 1989 ボーイング 757-200, ボーイング 757-300, ツポレフ Tu-204


脚注[編集]

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注釈[編集]

  1. ^ 時々"3軸式"と呼ばれる。
  2. ^ ダグラスとDC-10のローンチカスタマーであるアメリカン航空ユナイテッド航空ゼネラル・エレクトリック CF6をDC-10用エンジンに選定した。プラット・アンド・ホイットニーJT9Dは後期型に搭載された。
  3. ^ チキン・ガンによるバードストライク試験は現在でも連邦航空局の基準で航空用エンジンに必要である。
  4. ^ ロールス・ロイス社はロッキード社に対して開発遅延に伴い違約金を支払い続けた。これが同社の経営を更に悪化させた。
  5. ^ 一般的にロールスロイスは1971年に破産したといわれるが、この場合、『管財人の管理下に入った』という表現の方が適切である。イギリスにおいては個人とパートナーのみが破産できる。
  6. ^ もし(自体が困難により脆弱だった)ロッキードの計画が失敗した場合、RB211の市場は消滅する事が予想された。
  7. ^ これは後にGEプラット・アンド・ホイットニーのエンジンにも備えられた。
  8. ^ スナバー(または clapper)は幅の狭いファンブレードの振動を抑える装置で費用低減効果に優れる。中空、幅広ファンブレードはより安定でスナバーは不要である。

出典[編集]

  1. ^ a b How to Build a Jet Engine (Television production). BBC.. (2010年) 
  2. ^ Rolls-Royce. “Three Shaft Engine Design”. 2006年10月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年1月7日閲覧。
  3. ^ a b c Pugh, Peter (2001). The Magic of a Name. Icon Books. ISBN 1840462841. 
  4. ^ “Red Ink at Rolls-Royce”. Time. (1970年11月23日). http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,943345,00.html 2007年1月6日閲覧。 
  5. ^ “New Life for TriStar”. Time. (1971年5月17日). http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,944387,00.html 2007年1月6日閲覧。 
  6. ^ (PDF) Type Certificate Data Sheet A23WE, Revision 18. FAA. (25 October 2001). http://www.airweb.faa.gov/Regulatory_and_Guidance_library/rgMakeModel.nsf/0/d9b97593c2f5b57b86256b35005d599a/$FILE/a23we.pdf 2007年1月14日閲覧。. 
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  9. ^ Rolls-Royce. “1904-2004 A Century of Innovation in 100 Facts”. 2007年1月20日閲覧。
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  11. ^ “R-R prepares combustor for low-emissions test”. Flight International. (1998年8月8日). http://www.flightglobal.com/articles/1998/08/05/40358/r-r-prepares-combustor-for-low-emissions-test.html 2007年1月20日閲覧。 
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  14. ^ Rolls-Royce. “Energy Product Areas”. 2007年1月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年1月25日閲覧。
  15. ^ Rolls-Royce. “RB211 Experience”. 2006年11月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年1月25日閲覧。
  16. ^ (PDF) Rolls-Royce media pack. ロールス・ロイス plc. http://www.rolls-royce.com/media/packs/200702-civilaerospace.pdf 2008年1月26日閲覧。. 

参考文献[編集]

  • 大河内暁男『ロウルズ - ロイス研究 企業破綻の英国的位相』(東京大学出版会、2001年) ISBN 4130460706
  • ジョン ニューハウス著 航空機産業研究グループ訳 『スポーティーゲーム―国際ビジネス戦争の内幕』學生社 (1988/12) ISBN 978-4311600142
  • Gunston, Bill. Development of Piston Aero Engines. Cambridge, England. Patrick Stephens Limited, 2006. ISBN 0-7509-4478-1
  • John,Newhouse. The Sporty Game: The High-Risk Competitive Business of Making and Selling Commercial Airliners 1982. ISBN 978-0394514475

関連項目[編集]

外部リンク[編集]