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| ギアードターボファン | |
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| ギアードターボファン（2スプール、低圧コンプレッサー2台、高圧コンプレッサー4台、高圧タービン1台、低圧タービン1台）の図。 [1]：ファン。[2]：ギアボックス。 |
ギアード ターボファンは、低圧コンプレッサー/タービンとファンの間に遊星ギアボックスを備えたターボファン航空機エンジンの一種で、それぞれが最適な速度で回転できるようにします。この設計の利点は、燃料消費量が少なく、動作音がはるかに静かであることです。欠点は、重量が増加し、複雑さが増すことです。
テクノロジー
従来のターボファンでは、1 本のシャフト (「低圧」または LP シャフト) がファン、低圧コンプレッサー、および低圧タービンを接続します (2 番目の同心シャフトが高圧コンプレッサーと高圧タービンを接続します)。この構成では、半径の大きいファンの最大先端速度によって LP シャフトの回転速度が制限され、LP コンプレッサーとタービンの回転速度も制限されます。バイパス比が高い場合(したがって半径比も高い場合)、LP タービンとコンプレッサーの回転速度は比較的低くする必要があります。つまり、平均ステージ負荷を維持し、全体的なコンポーネント効率を許容レベルに保つには、追加のコンプレッサーとタービン ステージが必要になります。
ギア付きターボファンでは、ファンと LP シャフトの間に遊星減速ギアボックスがあり、LP シャフトの回転速度を高くできるため、LP タービンと LP コンプレッサーの両方で使用するステージ数が少なくなり、効率が向上し、重量が軽減されます。ただし、ギア機構の熱によってエネルギーがいくらか失われ、タービンとコンプレッサーのステージで節約された重量はギアボックスの重量によって部分的に相殺されます。製造コストと信頼性にも影響があります。
ファン速度が低いとバイパス比が高くなり、燃料消費量が減り、騒音も大幅に減少します。BAe 146にはギアード ターボファンが装備されており、今でも最も静かな民間航空機の 1 つです。[1]騒音低減の大部分は、ファンの先端速度の低下によるものです。従来のターボファンでは、ファンの先端が音速を超えると特徴的なドローン音が発生するため、防音が必要です。ギアード ターボファンは、超音速の先端速度を回避するために、十分に低い回転速度でファンを操作します。[2]
歴史
最初のギアードターボファンエンジンは1970年に開発されました。[3]しかし、このアイデアを小型エンジンから中型・大型エンジンに経済的に拡大することは、21世紀まで不可能でした。
ギアード設計を検討した後、ゼネラル・エレクトリックとサフランは、重量と信頼性の懸念からCFM LEAPにギアード設計を採用しないことを決定し、プラット・アンド・ホイットニーがギアードPW1000Gの開発を開始した時点で、将来の用途への使用を延期した。[4]
2016年の開始以来、プラット・アンド・ホイットニーPW1000G ファミリーのギアードターボファンエンジンの耐久性は継続的な問題となっているが、ギアード設計に関連する信頼性の問題はない。[5]
ロールスロイス社の大型ターボファン（推力25,000ポンドから110,000ポンド）向けの最新エンジン設計であるウルトラファン[6]には、64MW（87,000馬力）という新たな最高出力を誇るパワーギアが搭載されており、2021年のテストでこのフルパワーを実証しました。[7]
使用
ギアードターボファン技術は、以下のエンジンに使用されています。
- ギャレット TFE731
- ライカミング ALF 502 / LF 507
- プラット・アンド・ホイットニー PW1000G
- ロールスロイス ウルトラファン
- ターボメカ アスタファン
- ターボメカ アスピン
暫定的な使用
- ロールスロイス/SNECMA M45SDは、ロールスロイス/SNECMA M45Hターボファンの派生型で、都心空港から運航するSTOL航空機に必要な超静音エンジン技術を実証するために設計されています。
- IAE SuperFan は、1987年から1992年にかけてエアバスA340向けに提案されたIAE V2500派生型である。
- ギアレスPD-14の派生型で、高温コアをベースにしたアビアドビガテルPD-18Rは2020年までに完成予定
参照
関連リスト
参考文献
ウィキメディア・コモンズには、ギヤードターボファンに関連するメディアがあります。
注記
- ^ 「より効率的なジェットエンジンが始動」TechnologyReview.com。
- ^ 「Buzz-Saw Noise & Nonlinear Acoustics - Engineering and the Environment」www.southampton.ac.uk . サウサンプトン大学. 2017年10月27日閲覧。
- ^ El-Sayed, Ahmed F. (2016年5月25日). 航空機とロケット推進の基礎. Springer. ISBN 978-1-4471-6796-9– Google ブックス経由。
- ^ Lewis Krauskopf (2014年9月15日). 「GE幹部、プラットとのジェットエンジン争いでギアード設計を回避」ロイター.
- ^ Joe Anselmo (2023-05-11). 「ポッドキャスト：プラット・アンド・ホイットニーの耐久性問題の説明」Aviation Week . 2023-06-19閲覧。
- ^ ロールス・ロイス社「今後数十年に向けた持続可能なソリューション」 。 2023年11月23日閲覧。
- ^ Ben Sampson (2021年9月1日). 「ロールスロイス ウルトラファンエンジンのパワーギアボックスが航空宇宙の世界記録を更新」 Aerospace Testing International . 2023年11月23日閲覧。
文献
- コナーズ、ジャック（2010年）。プラット・アンド・ホイットニーのエンジン：技術史。レストン。バージニア州：アメリカ航空宇宙学会。ISBN 978-1-60086-711-8。
- フランシロン、ルネ・J. 『マクドネル・ダグラス航空機 1920年以降』ロンドン：パトナム、1979年。ISBN 0-370-00050-1。
- ガンストン、ビル (2006)。世界航空エンジン百科事典、第 5 版。フェニックス ミル、グロスターシャー、イングランド、英国: サットン パブリッシング リミテッド。ISBN 0-7509-4479-X。