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ジェットエンジン


ヨミ: ジェットエンジン
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ジェットエンジンとは、内燃機関の一種である。
そして男のロマン


概要


狭義のジェットエンジンは、「ジャンボジェットとかにくっついている、みたいな形でなんか中で扇風機お化けみたいなのが回っていて後ろにものすごい勢いで気流を吹き出すエンジン」、つまりターボファンエンジンやターボジェットエンジンのことをす事が多いが、広義では「高温のガス流を発生させ、そのガス流の反作用で物体を動かしたりあるいはガス流のエネルギーを使って仕事機械的な運動)をする機関」全般をす。
つまりターボファンエンジンやターボジェットエンジン以外でも、パルスジェットエンジンやラムジェットエンジンも「ジェットエンジン」の仲間である。

なお航空学の専門分野では「ジェットエンジン」という単余り使われない。なぜなら意味が非常に曖昧で広範囲に渡るためである。
   例:  ロケットも熱いガスジェットを吹き出して進むからジェットエンジンじゃん
       とか
       ターボシャフトガスジェットを吹いてないからジェットエンジンではない etcetc
通常は「ガスタービンエンジン」という単が使用され、ちゃんとした分類がされている。
専門一般人に「ガスタービンエンジン」と言ってもわからないため、あえて「ジェットエンジン」と言ったりするのでツッコまないこと。

レシプロエンジン較して)機構的に単純なので信頼性が高く、なおかつ重量の割に大出なので軽さとパワーが命の飛行機は、今では余程のことがない限り(ターボプロップエンジンなどを含めた)ジェットエンジンを使用する事が多い。

一方、燃費の面でレシプロロータリーに劣る面があったり(ジェットエンジンの基本は「ガンガン燃料と空気をぶち込んで、ものすごいパワーを得る」だと思えばいい)、アクセルワークに対するレスポンスもちょっと難があるため自動車鉄道車両などにはちょっと使いづらい部分もある。


ジェットエンジン(ガスタービンエンジン)が使われることがある場面


etc...


ジェットエンジン(ターボジェットエンジン)の動作


  1. 空気を吸い込む
    そのまんま。前方の吸入口から吸引の変わらないただひとつの掃除機ものすごい勢いで空気を吸入。
  2. コンプレッサー圧縮機)で空気圧縮する
    取り込んだ空気を回転式のコンプレッサー圧縮する。
    ちなみにコンプレッサーはさらに「軸流式」と「遠心式」に分けられるけど、詳しく書くと長くなるので割愛
    ものすごく乱暴に言えば、軸流式は「羽根が大量に連なっている」、遠心式は「掃除機の中にあるファンみたいなのが入っている」くらいに考えればいい。
  3. 圧縮した空気に燃料を吹き込んで点火する
    圧縮空気に燃料を吹き込み、さらに点火することにより高温高圧のガス流(いわゆるジェット)を発生させる。
    燃焼器にもまあカンカニラー・アニュラーの3種があるけどやっぱり割愛
  4. ガス流のエネルギーを少しだけタービンで回収する
    高温高圧のガス流のエネルギーをタービンで回収し、コンプレッサーの動とする。
    ガス流のエネルギーで駆動されるコンプレッサーはさらに圧縮空気を作り出し、それを燃焼器が高温高圧のガス流に変え、そのエネルギーの一部をタービンが拾って…の繰り返しでエンジンが稼働する。
  5. ノズルから排気ガスを噴き出す
    高温高圧の排気ガスを後方のノズルから噴射。その反作用で飛行機が前進する。

ジェットエンジンの特徴


いいところ

悪いところ


ジェットエンジンの種類



パルスジェットエンジン



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最も原始的なジェットエンジンの一つ。

「管の途中にガス圧で動作する逆止め弁と燃料噴射口のついた燃焼室がくっついているだけ」

という非常にシンプルな構造をしている。(管の形状を工夫すれば、逆止め弁すら不要になる)

構造がシンプルで作りやすい反面、吸気を圧縮しないためにジェットエンジンとしては効率面で劣り、現在では動用としては個人の趣味以外には使われることはめったにない。
一方、熱を得るための「燃焼器」として見た場合は結構効率がいいために、間湯沸し器や業務用油揚げ機などの熱パルスジェットエンジンの機構が使われている。→ パロマ パルスフライヤー[外部] 

用として有名な例は、ドイツの開発したV1巡航ミサイルに搭載されたものであろう。

アメリカ戦後ドイツV-1巡航ミサイルパルスジェットコピーして作ったのがこれ
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パルスジェットの間違った使い方。
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ではなく、「燃焼器」としてなら結構簡単に作れる。
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パルスデトネーションエンジン


パルスジェットエンジンの燃焼速度が音速をえたものをパルスデトネーションエンジンという。デトネーションとは爆と訳され、一般にはレシプロエンジンシリンダー内部で発生するノッキングと呼ばれる異常燃焼で知られている。これが発生すると場合によってはエンジンが溶けてしまうのだが、逆を返せばそれだけ燃焼効率が高いとも言える。これをパルスジェットエンジンに応用することで、最大マッハ5の速度で飛行することができるとされる。
パルスジェットエンジン同様シンプルな構造なのだが、本来レシプロエンジンにおいてはイレギュラーであるノッキングを意図的に、かつ一に一〇〇〇回以上も繰り返し起こすのが難しい。具体的にはエンジン内部に濃い混合気の領域を作り、これをレシプロエンジンスパークラグを上回るエネルギープラズマトーチやレーザーが考えられている)で点火する。
2008年防高等研究計画庁(DARPA)は実際にこれを試作して軽飛行機に搭載、10ほどの低速、低高度の自立飛行に成功したものの直後計画はキャンセルされた。だがそれは表向きで、実際にはエリア51パルスデトネーションエンジンを使用した“オーロラ”と呼ばれる極音速機が開発済みである、という都市伝説が存在する。

現在宇宙ベンチャー企業PDエアロスペース[外部]」が全日空H.I.S.からの出資を得てパルスデトネーションエンジンを用いたサブオービタル観光宇宙船を開発中2020年までのサービス開始を表明している。


モータージェットエンジン


パルスジェットはなんか効率悪いな
   →  じゃあ、送り込む空気自然吸気じゃなくて圧縮空気にしてやればよくね?」

という発想で、外部動で稼働するコンプレッサーから送り込んだ空気に燃料を送り込んで燃焼させ、高温高圧のガス流を得るジェットエンジン。
圧縮空気を送り込むために熱効率面では(パルスジェットべれば)多少マシになったが、コンプレッサーの駆動用に別の動レシプロエンジンなど)が必要となるためその分全体の効率が劣り、機構も複雑になるために明期のジェット機(カプロニ・カンピーニ/イタリア等)に使用された程度に留まる。


ターボジェットエンジン


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■sm15418801[ニコ動]

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モータージェットよりも効率がよくなる方法ってなくね?
    → じゃあ排気ガスエネルギーを少し分けてもらってそれで回転式のコンプレッサーを駆動すればいいじゃん」

という発想で、高温高圧の排気ガスエネルギーをタービンで回収し、それでコンプレッサーを駆動するようにしたジェットエンジン。
コンプレッサー駆動用の動を「自給自足」で賄うことができるようになったため、効率はパルスジェット/モータージェットから飛躍的に向上した。ジェットエンジンが「航空機の動」として一人前になった間である。
このエンジンの登場でジェットエンジンの効率は格段に上がり、実用的な航空機の動にジェットエンジンが採用されるようになった。
しかし、排気ガス速度が音速を余裕でえてしまうため、速度命の戦闘機実験機ならともかく「多少ゆっくりでもいいから大量の荷物や乗客を乗せるほうが大事」な輸送機旅客機に使用すると効率が(プロペラ機にべて)悪いという欠点を抱えている。
(ちなみに、排気ガス速度と外の気流の速度飛行機の飛ぶ速度が同じくらいになるのが、一番効率がいい)


ターボプロップエンジン


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■sm7693621[ニコ動]

「ターボジェットエンジンはゆっくりで使うと効率が悪いな
    → じゃあ、排気ガスを噴射して飛ぶんじゃなくて、排気ガスエネルギープロペラを回したらよくね?」

ということで、排気ガスエネルギーを直接推進に回す以外にも、プロペラの駆動としても使うエンジン。一般的に「プロペラ推ジェット=7:3」ぐらいである
排気ガスエネルギーをタービンで回収し、歯車で減速した上でプロペラを駆動する。
同じ分野でそれまで使用されていた航空機用のレシプロエンジンべると、摺動部・可動部も少ない上に重量あたりの推が大きいことなどから、旅客機や軍用輸送機などの大機では重くメンテナンスも煩雑な大多気筒のレシプロエンジン駆逐している。
一方でアクセルレスポンスと燃費は悪く、燃費やアクセルレスポンスを要される軽飛行機分野ではそこまで普及していない。
低速での効率はターボジェットエンジンから飛躍的に向上したものの、プロペラの宿命として700km/hをえる速度すと却って効率が悪化するという弱点がある。まあ、どこかの熊さんみたいにターボプロップエンジン900km/hオーバーしちゃったのもいますけど、あれは例外ということで。


どこかの熊さん「呼んだかね?」
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ターボシャフトエンジン

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■sm15212998[ニコ動]


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最終更新日: 18/07/07 17:33
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