「ダクテッドファン」の版間の差分
m ダクデッドファンは動力の一種であり、単に筒のついた風車のことではない |
編集の要約なし |
||
| 1行目: | 1行目: | ||
[[File:GR SK Propeller.jpg|thumb| |
[[File:GR SK Propeller.jpg|thumb|260px|[[飛行船]]のダクテッドファン]] |
||
'''ダクテッドファン'''とは、[[円筒形]]の[[ダクト]]やナセルの中に[[プロペラ]]状のファンを据え、それを回転させることによって[[推力]]を生み出す推進器の一種である。もともと[[航空機]]用に研究されてきたが、[[ホバークラフト]]や[[ラジコン]]飛行機<ref>ラジコン飛行機の場合、安全性を確保する目的で採用される。</ref>の推進器としてよく採用される。 |
'''ダクテッドファン'''とは、[[円筒形]]の[[ダクト]]やナセルの中に[[プロペラ]]状のファンを据え、それを回転させることによって[[推力]]を生み出す推進器の一種である。もともと[[航空機]]用に研究されてきたが、[[ホバークラフト]]や[[ラジコン]]飛行機<ref>ラジコン飛行機の場合、安全性を確保する目的で採用される。</ref>の推進器としてよく採用される。 |
||
== 仕組み == |
== 仕組み == |
||
| ⚫ | |||
プロペラ状のファンに円筒状の覆い（ダクトまたはナセル）を被せたような構造が特徴であり、推進力を得る基本的な仕組みは通常のプロペラと大差ない。 |
プロペラ状のファンに円筒状の覆い（ダクトまたはナセル）を被せたような構造が特徴であり、推進力を得る基本的な仕組みは通常のプロペラと大差ない。 |
||
=== メリット === |
=== メリット === |
||
| ⚫ | |||
| ⚫ | |||
| ⚫ | |||
円筒状のナセルをうまく使うことでさらなる効果を得られる。このナセルは空気取入れ口が排出口に比べて広い、“ハ”の字型の断面をしていることが多いが、このようにしてさらに円筒壁面の断面形状（[[翼形]]）を工夫するとナセル自体が進行方向側に[[揚力]]を生み出すようになる<ref>似たような円筒構造を持つ航空機に[[円筒翼]]機があり、その場合は円筒で発生する揚力が機体を持ち上げる方向に働くのだが、一般的なダクテッドファンにそのような効果があるかどうかは一概には言えない。</ref>。また、ナセルを偏向させることで気流の向きを変え、ある程度の[[推力偏向]]能力を持たせることも可能である。 |
円筒状のナセルをうまく使うことでさらなる効果を得られる。このナセルは空気取入れ口が排出口に比べて広い、“ハ”の字型の断面をしていることが多いが、このようにしてさらに円筒壁面の断面形状（[[翼形]]）を工夫するとナセル自体が進行方向側に[[揚力]]を生み出すようになる<ref>似たような円筒構造を持つ航空機に[[円筒翼]]機があり、その場合は円筒で発生する揚力が機体を持ち上げる方向に働くのだが、一般的なダクテッドファンにそのような効果があるかどうかは一概には言えない。</ref>。また、ナセルを偏向させることで気流の向きを変え、ある程度の[[推力偏向]]能力を持たせることも可能である。 |
||
上記の特徴から操縦特性は『出力が低いターボファンエンジン機』に類似している。このためジェット機のパイロットを養成する初等[[練習機]]として[[RFB ファントレーナー]]が開発された。 |
上記の特徴から固定翼機に採用した場合、操縦特性は『出力が低いターボファンエンジン機』に類似している。このためジェット機のパイロットを養成する初等[[練習機]]として[[RFB ファントレーナー]]が開発された。 |
||
=== デメリット === |
=== デメリット === |
||
[[File:USN hovercraft.jpg|thumb|[[ホバークラフト]]<ref>アメリカ海軍の[[LCAC-1級エア・クッション型揚陸艇]]</ref>の後部に設置されたダクテッドファン（2基）]] |
|||
デメリットとしてはナセルによる[[抗力]]が大きく、高速化に適さないことが挙げられる。ただし、抗力は速度に比例して大きくなるため、低速のホバークラフトなどにおいては問題とならない。 |
デメリットとしてはナセルによる[[抗力]]が大きく、高速化に適さないことが挙げられる。ただし、抗力は速度に比例して大きくなるため、低速のホバークラフトなどにおいては問題とならない。 |
||
| 24行目: | 22行目: | ||
== 利用例 == |
== 利用例 == |
||
===航空機=== |
|||
| ⚫ | |||
航空機用としては[[スティパ・カプロニ]]、[[垂直離着陸機|VTOL機]]向けに研究されてきた[[アメリカ合衆国|アメリカ]]の[[X-22 (航空機)|ベル X-22]]のように実験の域を出ることはあまりなく、実用機として販売されたのは[[エジレイ オプティカ]]と[[RFB ファントレーナー]]のみである。 |
|||
| ⚫ | |||
| ⚫ | |||
[[電動航空機]]とすることで複雑な駆動系を廃し電線に置き換えることが可能である。[[エアバス]]はダクテッドファンを電動機で直接駆動する[[:en:Airbus E-Fan|Airbus E-Fan]]を開発した。 |
|||
[[スカイカー]]の[[:en:Moller M400 Skycar|Moller M400 Skycar]]は4機のダクテッドファンの向きを偏向することでVTOLが可能となっている。 |
|||
| ⚫ | |||
| ⚫ | |||
<gallery> |
|||
ヘリコプターに代わるダクテッドファン方式のリモコン輸送機なども登場している。ツインダクテッドファン方式の超小型の乗り物が幾つか登場している。Springtail Exoskeleton Flying Vehicle (EFV-4A)やDragonfly Unmanned/Manned/Remote Vehicle (UMR-1)などが有名である。空飛ぶ乗用車として注目されている[[スカイカー]]も、ダクテッドファン方式の乗り物の一種である。 |
|||
| ⚫ | |||
| ⚫ | |||
| ⚫ | |||
| ⚫ | |||
File:Meeting Ferté Alais-0008.JPG|Airbus E-Fanのダクテッドファン |
|||
</gallery> |
|||
===船舶==== |
|||
船舶用としては[[ホバークラフト]]用の推進器がある。 |
船舶用としては[[ホバークラフト]]用の推進器がある。 |
||
| ⚫ | |||
| ⚫ | |||
| ⚫ | |||
<gallery> |
|||
| ⚫ | |||
| ⚫ | |||
File:USN hovercraft.jpg|[[LCAC-1級エア・クッション型揚陸艇]] |
|||
File:JMSDF Type 97 dummy torpedo pump-jet propeller left front view at Kanoya Air Base April 30, 2017.jpg|[[97式魚雷]] |
|||
</gallery> |
|||
== 脚注 == |
== 脚注 == |
||
2017年8月31日 (木) 06:53時点における版
ダクテッドファンとは、円筒形のダクトやナセルの中にプロペラ状のファンを据え、それを回転させることによって推力を生み出す推進器の一種である。もともと航空機用に研究されてきたが、ホバークラフトやラジコン飛行機[1]の推進器としてよく採用される。
仕組み
プロペラ状のファンに円筒状の覆い（ダクトまたはナセル）を被せたような構造が特徴であり、推進力を得る基本的な仕組みは通常のプロペラと大差ない。
メリット
通常のプロペラ推進では進行方向だけでなく、それと直交する平面内にもプロペラ端から気流が発生している。(渦流)これは推力とならないため、エネルギーの無駄になってしまうばかりか、衝撃波となって騒音の原因にもなっている。プロペラの外側を筒で覆ってやればプロペラ先端部から発生する気流を全て進行方向側に整流することができ、エネルギー効率が上がると同時に衝撃波の発生を抑えて騒音を減らすこともできる。
円筒状のナセルをうまく使うことでさらなる効果を得られる。このナセルは空気取入れ口が排出口に比べて広い、“ハ”の字型の断面をしていることが多いが、このようにしてさらに円筒壁面の断面形状（翼形）を工夫するとナセル自体が進行方向側に揚力を生み出すようになる[2]。また、ナセルを偏向させることで気流の向きを変え、ある程度の推力偏向能力を持たせることも可能である。
上記の特徴から固定翼機に採用した場合、操縦特性は『出力が低いターボファンエンジン機』に類似している。このためジェット機のパイロットを養成する初等練習機としてRFB ファントレーナーが開発された。
デメリット
デメリットとしてはナセルによる抗力が大きく、高速化に適さないことが挙げられる。ただし、抗力は速度に比例して大きくなるため、低速のホバークラフトなどにおいては問題とならない。
多くの場合エンジンから離れた場所にファンがあり、ギアとシャフトを介した駆動系が必要なため整備性の低下や専用部品によるコスト増加が避けられない。RFB ファントレーナーはターボシャフトエンジンの軸出力でファンを駆動させている。
ホバークラフト等ではプロペラが露出して回転すると危険なので防護壁を兼ねている場合もある。また、ヘリコプターのテールローターでもフェネストロンとして使用される。
なお、共振を防ぐためにファンのブレード数は奇数であることが多い。
利用例
航空機
航空機用としてはスティパ・カプロニ、VTOL機向けに研究されてきたアメリカのベル X-22のように実験の域を出ることはあまりなく、実用機として販売されたのはエジレイ オプティカとRFB ファントレーナーのみである。
電動航空機とすることで複雑な駆動系を廃し電線に置き換えることが可能である。エアバスはダクテッドファンを電動機で直接駆動するAirbus E-Fanを開発した。
スカイカーのMoller M400 Skycarは4機のダクテッドファンの向きを偏向することでVTOLが可能となっている。
飛行船ではダクテッドファンであれば、プロペラについた氷が遠心力で飛ばされた際に、船体を破る危険が極めて小さくなる。
ラジコン飛行機用の小型推進器としては比較的ポピュラーな存在である。特にモデルとした実機がジェット機である場合に、プロペラが外から見えないようにするため、小型かつ安価なモデルでは模型用ジェットエンジンの代わりに搭載される。電動モーター駆動のファンの後に燃料噴射装置とバーナーを備えた燃焼室を設け、ジェット排気による推力を付与するものもある[3]。
-
-
-
-
-
Airbus E-Fanのダクテッドファン
船舶=
船舶用としてはホバークラフト用の推進器がある。
類似の機構として船舶のダクテッドプロペラがタグボート、潜水艦、魚雷、深海潜水艇に使用される。スクリューの先端から生じる渦流を減らす事が出来る為、潜水艦等の静粛化に役立つ。
