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ターボファンエンジン

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ターボファンエンジンとは、ジェットエンジンの一種。航空機で広く使われている。

概要

ターボファンエンジンはターボジェットエンジンの前や後ろにでかいファンを付けたような構造のジェットエンジンであり、現在では音速・亜音速機問わず航空ジェットエンジン形となっている。
ターボジェットエンジンは「推進の元となる排気ガス速度が速すぎて低速では効率が悪い」という弱点があった。
(ちなみに排気ガス速度は機体の速度と同じくらいか、少し速いくらいが一番効率がいい)
この弱点を解決するためにまず、排気ガスエネルギーをタービンで拾ってプロペラを駆動するターボプロップエンジンが開発された。確かに低速での効率は向上したが、しかしプロペラそのものの限界として最高速度は実用的な範囲では700km/h程度が限界とされている。Tu-95?そんなものは知らんな
でもやはりもう少し速度はあげたい。しかしターボプロップエンジンでは700km/hくらいが実用面では限界、かと言ってターボジェットでは音速をえないと非効率。でも音速をえたら衝撃波対策とか機体形状の見直しとかで厄介なことが色々待ち受けている。
特に民間機としては、できれば800~1000km/hくらいで飛べればちょうどいい落とし所となる。ターボプロップでは遅すぎ、ターボジェットでは速すぎる。
てなわけで開発されたのが、ターボジェットエンジンの先または後ろにでかいファンを付け、「ファンの発生させる気流で推進を発生させる」というターボファンエンジンである。
ターボプロップに迫る低速域での効率と、ターボジェットに迫る高速性を併せ持ったエンジンなので、特に現在民間ジェット機では流となっている(バイパスを小さくしてターボジェットに近い特性を持たせ、戦闘機用に使われることもある)。

ギヤードターボファンエンジン

さて、ここでターボファンエンジンの効率を上げるにはどうしたらいいか。
その方法の一つが「バイパスを大きくする」ことである。
バイパスとはコアエンジン(ターボジェットエンジンの部分)に送り込む空気の量と、そのまま吐き出す空気の量の率である。そのまま吐き出す空気の量が多いと「高バイパス」や「バイパスが高い」と、少ないと「低バイパス」や「バイパスが低い」という。
バイパスを大きくするということは言い方を変えれば「ファンで発生させる推を増やす」ということでもあり、特に高出エンジン製作する場合はほぼ必然的にファン大口径化に行き着く。
かしここで問題がある。ファンを大きくし過ぎると、特にコアエンジンの軸に直結させて回転させる場合、ファン先端の速度が上がりすぎて先端部で衝撃波が 発生し、推が低下してしまう。要するにプロペラでぶち当たったのと同じ問題に直面してしまう。(そもそも高バイパスのターボファンエンジンは、見方に よっては『進化したターボプロップエンジン』ということもできる)
一方コアエンジン、特に内部の低圧圧縮機は高速でガンガン回転させたほうが効率がいい。あまり回転数を下げ過ぎると効率が悪くなる。

効率(燃費)を良くするにはファンCPU冷却ファンの如く大口径をゆっくり圧縮機は高速でぶん回すのがいい。
さて、どうする。

その解法の一つが「ギヤードターボファンエンジン」である。
ギヤードターボファンエンジンは、ターボファンエンジンのファン駆動部分に減速機(遊星歯車減速機)を仕込み、ファンコアエンジンより低速で回転させるようにしたエンジンである。
速度が違うならギアで回転数を変えてしまえばいいだけだ。
これにより「低速回転のファン」と「高速回転のコアエンジン」を同居させることに成功、従来のターボファンエンジンよりさらに燃費を善することが可となる。

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最終更新:2019/08/25(日) 11:00

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最終更新:2019/08/25(日) 11:00

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