CFMインターナショナルCFM56(米軍呼称F108 )シリーズは、 CFMインターナショナル(CFMI)が製造する、推力範囲が18,500~34,000 lbf (82~150 kN )の高バイパスターボファン航空機エンジンの米仏共同開発ファミリーです。CFMIは、フランスのサフラン・エアクラフト・エンジンズ(旧スネクマ)と米国のGEエアロスペース(GE)が50対50で出資する合弁会社です。GEは高圧コンプレッサー、燃焼器、高圧タービンを製造し、サフランはファン、ギアボックス、排気装置、低圧タービンを製造し、一部の部品はイタリアのアビオと米国のハネウェルが製造しています。両社とも独自の最終組立ラインを所有しており、GEはオハイオ州エベンデールに、サフランはフランスのヴィラロッシュにあります。このエンジンは当初は販売が極めて低調だったが、その後世界で最も広く使用されているターボファン航空機エンジンとなった。
CFM56は1974年に初めて稼働した。1979年4月までに、この合弁事業は5年間1件の注文も受けておらず、解散まであと2週間というところだった。デルタ航空、ユナイテッド航空、フライングタイガースがスーパー70プログラムの一環としてダグラスDC-8航空機のエンジンをCFM56に換装することを選んだことで、このプログラムは救われた。最初のエンジンは1982年に運用を開始した。その後、CFM56はボーイング737のエンジンを換装するために選ばれた。ボーイングは当初、このエンジンプログラム(後にボーイング737クラシックと命名)の販売は控えめなものになると予想していたが、実際にはCFM56の低騒音と低燃費(737の旧型エンジンと比較して)により、好調な販売につながった。
1987年、A320の初期販売でCFM56を凌駕していたIAE V2500エンジンは技術的な問題に直面し、多くの顧客がCFM56に切り替えた。しかし、CFM56にも問題がなかったわけではない。初期運用中にファンブレードの破損事故が複数発生し、その中にはケグワース航空機事故の原因となったものもあった。また、一部のCFM56派生型は雨や雹の中を飛行する際に問題が発生した。これらの問題はいずれもエンジンの改良によって解決された。
次世代の商用ジェットエンジン、すなわち「10トン」(20,000 lbf、89 kN)推力クラスの高バイパス比ターボファンエンジンの研究は、1960年代後半に始まった。それまで主に軍用エンジンを製造していたスネクマ(現サフラン)は、このクラスのエンジンを設計・製造する商用経験のあるパートナーを探すことで、市場参入を目指した最初の企業だった。彼らはプラット・アンド・ホイットニー、ロールス・ロイス、GEアビエーションを潜在的なパートナーとして検討し、 GEのゲルハルト・ノイマンとスネクマのルネ・ラヴォーという2人の幹部が1971年のパリ航空ショーで自己紹介した後、決定が下された。両社は協力に相互利益を見出し、その後も何度か会合を重ね、共同プロジェクトの基本を具体化した。[ 3 ]
当時、プラット・アンド・ホイットニーは商用市場を独占していた。GEはこの市場クラスのエンジンを必要としており、スネクマはエアバスA300用のCF6-50ターボファンの製造で協力した経験があった。[ 4 ]プラット・アンド・ホイットニーはJT8DをアップグレードしてCFM56と同じクラスで競争することを単独事業として検討していたが、ロールス・ロイスは新規プロジェクトを開始できない財政問題を抱えていた。この状況により、GEはこのプログラムにとって最良のパートナーという称号を得ることになった。[ 3 ]
GEが10トン級エンジンを自社で開発するのではなく、スネクマ社との共同開発に関心を持った主な理由は、当時、このクラスのエンジンの開発資金の唯一の供給源がスネクマ社のプロジェクトだったからである。GEは当初、B-1ランサー超音速爆撃機用に開発したはるかに先進的なF101エンジンではなく、CF6エンジンの技術のみを提供することを検討していた。1972年に米国空軍(USAF)が先進中型短距離離着陸輸送機(AMST)プロジェクトを発表し、10トン級エンジンの開発資金が含まれていることが明らかになったとき、GEはジレンマに直面した。スネクマ社と共同で「限定的な」技術を用いた10トン級エンジンを開発するか、あるいは自社で「先進的な」技術を用いた同様のエンジンを開発するか、という選択を迫られたのである。 GEは、空軍との契約を獲得できなかった場合(同社はプラット・アンド・ホイットニーやゼネラルモーターズの部門と「先進的な」エンジンで競合していた)、ポートフォリオに「限定的な」エンジンしか残らないことを懸念し、F101コア技術の輸出許可を申請することにした。[ 5 ]
GEは1972年に、10トンエンジンプロジェクトへの主要な貢献として輸出許可を申請した。米国国務省軍需品管理局は、国家安全保障上の理由から申請の却下を勧告した。具体的には、コア技術が国家戦略防衛システム(B-1爆撃機)の一部であり、国防総省の資金で構築され、フランスへの技術輸出はプロジェクトに従事するアメリカ人労働者の数を制限することになるためである。[ 6 ]正式な決定は、 1972年9月19日に国家安全保障担当補佐官ヘンリー・キッシンジャーが署名した国家安全保障決定覚書で行われた。 [ 7 ]
国家安全保障上の懸念が拒否の理由として挙げられたが、政治も重要な役割を果たした。このプロジェクトとそれに伴う輸出問題は非常に重要視され、1971年にフランスのジョルジュ・ポンピドゥー大統領はリチャード・ニクソン米大統領に直接この取引の承認を要請し、ヘンリー・キッシンジャーは1972年の会談でポンピドゥー大統領にこの問題を持ち出した。GEは最高レベルで、市場の半分を獲得することは、GEの貢献なしにスネクマが独自にエンジン開発を進めた場合に市場を全く獲得できないよりはましだと主張したと伝えられている。ニクソン政権当局者は、このプロジェクトがアメリカの航空宇宙分野におけるリーダーシップの終焉の始まりになるのではないかと恐れていた。[ 8 ]
また、この拒否は、フランスがスイスに対し、フランス製のダッソー・ミラン[8]と競合していたアメリカ製のLTV A-7コルセアII航空機を購入しないよう説得したことへの報復の一部であったのではないかという憶測もあった。結局、スイスはどちらの航空機も購入せず、代わりにノースロップF-5EタイガーIIを選んだ[ 9 ] 。
輸出許可が却下されたにもかかわらず、フランスとGEはニクソン政権に対し、F101技術の輸出許可を求め続けた。却下後も数ヶ月にわたり努力が続けられ、1973年にレイキャビクで行われたニクソン大統領とポンピドゥー大統領の会談で、このエンジンが議題に上るに至った。この会談での議論の結果、CFM56の開発を進めることができる合意が成立した。当時の報告によると、この合意は、GEが軍用F101から開発していたエンジンのコア部分を米国で製造し、機密技術を保護するためにフランスに輸送するという保証に基づいていたという。[ 10 ]また、この合弁事業は、F101エンジンのコア部分の開発資金として政府から提供された資金の返済として、米国に8,000 万ドルのロイヤリティ料(製造予定のエンジン1基あたり2万ドルで計算)を支払うことにも合意した。[ 3 ] 2007年に機密解除された文書によると、CFM56輸出協定の重要な側面は、フランス政府がヨーロッパに輸入されるアメリカ製航空機に対して関税を課さないことに同意したことだった。[ 11 ]
輸出問題が解決したことで、GEとSnecmaは、10トン級エンジンCFM56の製造と販売を担当する50対50の合弁会社であるCFM International (CFMI)を設立する契約を締結した。この合弁事業は1974年に正式に設立された。 [ 12 ]エンジン名の「CF」はGEの商用ターボファンエンジンの名称であり、「M56」はSnecmaの当初のエンジン提案の名称である。[ 13 ] CFMIの主な役割は、GEとSnecma間のプログラムを管理することと、顧客との単一の窓口でエンジンを販売、マーケティング、サービスすることであった。CFMIはプロジェクトの日々の意思決定を担当したが、主要な決定(例えば、新しいバリエーションの開発)にはGEとSnecmaの経営陣の承認が必要であった。[ 4 ]
CFMIの取締役会は現在、スネクマとGEがそれぞれ5名ずつで均等に分かれている。CFMIの社長を補佐する副社長が2名おり、各社から1名ずつ選出されている。社長はスネクマ出身者が多く、オハイオ州シンシナティにあるGEの近くにあるCFMIの本社に勤務している。[ 4 ]
2社間で分担された作業により、GEは高圧圧縮機(HPC)、燃焼器、高圧タービン(HPT)を担当し、Snecmaはファン、低圧圧縮機(LPC)、低圧タービン(LPT)を担当した。[ 14 ] Snecmaはまた、主にナセル設計を含む初期の機体統合エンジニアリングを担当し、当初はギアボックスを担当していたが、GEが他の部品と一緒にその部品を組み立てる方が効率的であることが明らかになったため、その作業をGEに移管した。[ 15 ]
CFM56の開発作業は、CFMIが正式に設立される前から始まっていた。作業は順調に進んだものの、国際的な取り決めにより、独特な作業環境が生まれた。例えば、両社とも組立ラインを持っており、エンジンの一部は米国で、その他はフランスで組み立て、テストされた。フランスで組み立てられたエンジンは、当初の厳格な輸出協定の対象となり、GEのコアは米国で製造され、その後フランスのスネクマ工場に輸送され、スネクマ社長でさえ立ち入りが許されない施錠された部屋に置かれることになった。スネクマの部品(エンジンの前部と後部)が部屋に持ち込まれ、GEの従業員がそれらをコアに取り付け、組み立てられたエンジンが取り出されて仕上げられた。[ 16 ]
最初に完成したCFM56エンジンは、1974年6月20日にエベンデールのGE工場で初めて稼働し[ 17 ]、2番目のエンジンは1974年10月に稼働した。2番目のエンジンはその後フランスに輸送され、1974年12月13日にそこで初めて稼働した。これらの最初のエンジンは、試験用サンプルではなく「量産用ハードウェア」とみなされ、CFM56の最初のバリエーションであるCFM56-2と命名された[ 15 ] 。
このエンジンは、空軍の先進中型短距離離着陸輸送機(AMST)コンペティションに参加したマクドネル・ダグラスYC-15に搭載されていた4基のプラット・アンド・ホイットニーJT8Dエンジンのうちの1基と交換され、1977年2月に初飛行した。 [ 18 ]その後まもなく、2基目のCFM56エンジンがフランスのスネクマ飛行試験センターでシュド・アビアシオン・カラベルに搭載された。このエンジンは、短いバイパスダクトと非混合排気流ではなく、長いバイパスダクトと混合排気流という、わずかに異なる構成であった。[注1 ]これは「推力管理システム」を搭載した最初のエンジンであった。[ 19 ]
CFMI は、数年間、空中と地上の両方でエンジンをテストした後、AMST 契約以外の顧客を探しました。主なターゲットは、関連する軍用タンカーKC-135 ストラトタンカーを含む、ダグラス DC-8およびボーイング 707旅客機のエンジン換装契約でした。当初、このエンジンへの関心はほとんどありませんでしたが、ボーイングは CFM56 が今後の騒音規制の解決策になるかもしれないと認識しました。[ 3 ] 1977 年に 707 に CFM56 エンジンを搭載して飛行試験を行うと発表した後、ボーイングは 1978 年に CFM56 エンジンを搭載した 707-320 をオプションとして正式に提供しました。新しいバリアントは 707-700 としてリストされました。[ 20 ]航空会社からのエンジン換装 707 への関心が限られていたため、ボーイングは 1980 年に 707-700 プログラムを 1 機も販売することなく終了しました。[ 21 ]販売実績は低かったものの、商用707にCFM56エンジンが搭載されていたことで、KC-135のエンジン換装契約における同エンジンの競争力が高まった。[ 22 ]

アメリカ空軍のKC-135タンカー機隊のエンジン換装契約を獲得できれば、CFM56プロジェクトにとって大きな追い風となるだろう(エンジン換装可能な航空機は600機以上ある)。CFMIは1977年に提案依頼書(RFP)が発表されるとすぐに、この目標を積極的に追求した。この契約においても、プログラムの他の側面と同様に、国際政治が役割を果たした。CFM56の競合機であるプラット・アンド・ホイットニーTF33と改良型プラット・アンド・ホイットニーJT8Dに対する優位性を高めるため、フランス政府は1978年に11機のKC-135をCFM56にアップグレードすると発表し、このエンジンの最初の発注の1つとなった。[ 23 ]
米空軍は1980年1月にCFM56をエンジン交換契約の勝者として発表した。関係者は、当時KC-135A航空機で使用されていたプラット・アンド・ホイットニーJ57エンジンを置き換える見込みに興奮していると述べ、J57エンジンを「当時まだ飛行していた中で最も騒々しく、最も汚く、最も燃費の悪い動力装置」と呼んだ。[ 24 ]エンジン交換後の航空機はKC-135Rと命名された。CFM56はKC-135に多くの利点をもたらし、離陸距離を最大3,500 フィート(1,100 メートル)短縮し、燃料消費量を全体で25%削減し、騒音を大幅に低減(24dB 低下)し、ライフサイクルコスト全体を削減した。これらの利点を考慮して、アメリカ海軍は1982年にボーイング 707の派生型であるE-6マーキュリーの動力源としてCFM56-2を選定した。 [ 22 ] 1984年には、サウジアラビア空軍がE-3セントリー航空機(これも707の機体に関連している)の動力源としてCFM56-2を選定した。CFM56-2を搭載したE-3は、イギリスとフランスが購入した航空機の標準構成にもなった。[ 4 ]

1970年代末までに、航空会社は、より静かで効率的な新型機を購入する代わりに、老朽化したダグラスDC-8型機をアップグレードすることを検討し始めていた。1978年のフランスによるKC-135の発注に続き、1979年4月にユナイテッド航空が保有するDC-8-61型機30機をCFM56-2にアップグレードすることを決定したことは、CFM56の開発を確実にする上で重要であった。[ 25 ]この発注が実現しなければ、GEとスネクマは2週間後に開発を凍結するところだった。[ 3 ]この決定は、このエンジンの最初の民間購入(政府/軍事用ではない)となり、デルタ航空とフライングタイガーラインがすぐにこれに続き、CFM56は軍事市場と民間市場の両方で確固たる地位を築いた。[ 4 ]
1980年代初頭、ボーイングはボーイング737-300型機専用のエンジンとしてCFM56-3を選定した。737の翼はCFM56の以前の用途よりも地面に近い位置にあったため、エンジンにいくつかの変更が必要となった。ファン径が縮小され、バイパス比が低下した。また、エンジンのアクセサリーギアボックスがエンジンの下部(6 時の位置)から9 時の位置に移動され、エンジンナセルは特徴的な平底形状となった。全体の推力も24,000lbfから20,000lbf (107kNから89kN )に低下したが、これは主にバイパス比の低下によるものである。[ 26 ]
2つの航空会社に分かれて発注された20機の737-300型機の小規模な初期発注以来、[ 4 ] 2010年4月までに5,000機以上のボーイング737型機がCFM56ターボファンエンジンを搭載して納入された。[ 27 ]

1998年、CFMIはエアバスとボーイングが製造すると予想されていた新しい単通路航空機用のエンジンを開発するために、「Tech56」開発実証プログラムを開始しました。このプログラムは、必ずしもまったく新しい設計を作成するのではなく、理論上の将来のエンジンのための多数の新しい技術の開発に重点を置いていました。[ 28 ] [ 29 ]ボーイングとエアバスが737とA320を置き換えるまったく新しい航空機を製造するつもりがないことが明らかになったとき、CFMIは、燃料効率、メンテナンスコスト、および排出ガスの3つの分野に焦点を当てた「Tech Insertion」プログラムの形で、Tech56の技術の一部をCFM56に適用することを決定しました。2004年に開始されたこのパッケージには、再設計された高圧コンプレッサーブレード、改良された燃焼器、改良された高圧および低圧タービンコンポーネントが含まれており[ 30 ] [ 31 ] 、その結果、燃料効率が向上し、窒素酸化物(NOx )の排出量が削減されました。新しい部品はエンジンの摩耗も軽減し、メンテナンスコストを約5%削減しました。これらのエンジンは2007年に運用を開始し、すべての新しいCFM56-5BおよびCFM56-7BエンジンはTech Insertion部品を使用して製造されています。CFMIは、既存のエンジンのアップグレードキットとしてもこれらの部品を提供しています。[ 30 ]

2009年、CFMIはCFM56エンジンの最新アップグレードである「CFM56-7B Evolution」またはCFM56-7BEを発表しました。ボーイング737次世代機の改良とともに発表されたこのアップグレードは、高圧タービンと低圧タービンの空力特性をさらに向上させ、エンジンの冷却も改善し、部品点数全体の削減を目指しています。[ 32 ] CFMIは、この変更によりメンテナンスコストが4%削減され、燃料消費量が1%改善されると予想していました(新型737の機体変更を含めると2%の改善)。2010年5月に完了した飛行および地上テストでは、燃料消費量の改善が予想よりも優れており、1.6%であることが明らかになりました。[ 33 ] 450時間のテストの後、CFM56-7BEエンジンは2010年7月30日にFAAとEASAによって認証され[ 34 ]、2011年半ばから納入されました。
CFM56-5B/3 PIP(パフォーマンス改善パッケージ)エンジンには、燃料消費量とメンテナンスコストを削減するためのこれらの新技術とハードウェアの変更が含まれています。エアバスA320は、2011年後半からこのエンジンバージョンを使用する予定でした。[ 35 ]
LEAPは、CFM56シリーズを置き換えるために設計された新しいエンジン設計で、より多くの複合材料を使用し、10:1を超える高いバイパス比を達成することで、16%の効率向上を実現しています。LEAPは2016年に運用を開始しました。[ 36 ]
FTAI Aviationは2026年に、年間100基のCFM56エンジンを25メガワットの航空機転用型発電タービンに改造する計画を発表した。[ 37 ]
2016年6月現在、CFM56は最も広く使用されている高バイパスターボファンエンジン です。エンジンの総飛行時間は8億時間を超えており、8日ごとに100万飛行時間というペースで、2020年までに10億飛行時間に達すると予想されています。550社以上の運航会社があり、2,400機以上のCFM56搭載ジェット機が常に飛行しています。信頼性の高さで知られており、最初の整備工場訪問までの平均飛行時間は30,000時間で、現在の機体記録は50,000時間です。[ 38 ]
2016年7月現在、30,000基のエンジンが製造されています。内訳は、エアバスA320ceoおよびA340-200 /300用のCFM56-5エンジンが9,860基、ボーイング737クラシックおよび737NG用のCFM56-3/-7Bエンジンが17,300基以上です。 2016年7月時点で、CFMは3,000基のエンジンのバックログを抱えていました。 [ 39 ] CFM56-5Cエンジンを搭載したA340のローンチカスタマーであるルフトハンザ航空は、1993年11月16日に商業運航を開始し、その後4回オーバーホールされた、飛行時間10万時間を超えるエンジンを保有しています。[ 40 ] 2016年にCFMは1,665機のCFM56を納入し、876件の受注を獲得しました。CFM56のスペアパーツは2045年まで生産する予定です。[ 41 ]
2017年10月までに、CFMは31,000基以上のエンジンを納入し、560社の運航会社で24,000基が運用されており、5億回の飛行サイクルと9億回の飛行時間を達成しました。これには、1998年以降のB737NGの-7Bの1億7,000万回以上のサイクルと3億時間、1996年以降のA320ceoの-5Bの1億回以上のサイクルと1億8,000万時間が含まれます。[ 42 ] 2018年6月までに32,645基が納入されました。[ 2 ]強い需要により、生産は2019年から2020年まで延長されます。[ 43 ]
排気ガス温度マージンは使用に伴って低下します。-5 シリーズの場合、エンジンを翼から取り外す前に 1 または 2 回の性能回復ショップ訪問(費用 0.3 ~ 0.6 百万ドル)を実施することで、元のマージンの 60% ~ 80% を回復できます。回復後、寿命制限のある部品は、最近の CFM56 の場合、ホット セクションが 20,000 サイクル(0.5 百万ドル)、軸流圧縮機が 25,000 サイクル、ファンとブースターが 30,000 サイクル(0.5 ~ 0.7 百万ドル)後に交換する必要があります。エンジン部品全体の費用は 300 万ドル以上、ショップの作業時間を含めると 350 ~ 400 万ドル、1 サイクルあたり約 150 ドルかかります。[ 44 ]
2019年6月までに、CFM56型機の総飛行時間は10億時間(約11万5000年)を超え、350億人以上を運び、地球を800万回以上周った。[ 45 ]
CFM56の生産は、2019年に最後の737NGエンジンが納入され、2020年5月に最後のA320ceoエンジンが納入されたことで徐々に終了する。軍用737と予備エンジンの生産は低レベルで継続され、2024年頃に終了する予定である。[ 46 ]
CFM56は、バイパス比が5:1から6:1までの範囲で18,500から34,000 lbf(80 kNから150 kN)の推力を発生する、 バイパス比の高いターボファンエンジン(ファンによって加速された空気の大部分はエンジンのコアをバイパスしてファン ケースから排出される) です。これらのバリエーションは共通の設計を共有しており、細部のみが異なります。CFM56は2軸(または2スプール)エンジンであり、高圧用と低圧用の2つの回転軸があることを意味します。それぞれが独自のタービンセクション(高圧タービンと低圧タービン)によって駆動されます。ファンとブースター(低圧コンプレッサー)は、コンプレッサー、燃焼器、タービンセクションと同様に、エンジンのさまざまなバージョンで進化しました。[ 4 ]
CFM56のほとんどのバリエーションは、シングルアニュラー燃焼器を備えています。アニュラー燃焼器は、燃料が気流に噴射されて着火され、流れの圧力と温度が上昇する連続リングです。これは、各燃焼室が独立している缶燃焼器や、その2つのハイブリッドであるカニュラー燃焼器とは対照的です。燃料噴射は、ハネウェル社製の油圧機械ユニット(HMU)によって制御されます。HMUは、電気油圧サーボバルブを介してエンジンに供給される燃料の量を制御し、このバルブが燃料計量バルブを駆動し、その情報がフルデジタルエンジンコントローラ(FADEC)に提供されます。[ 48 ]
1989年、CFMIは新しい二重環状燃焼器の開発に着手した。二重環状燃焼器は、燃焼ゾーンが1つしかない従来の燃焼器とは異なり、高推力レベルで使用される2つ目の燃焼ゾーンを備えている。この設計により、窒素酸化物(NO x)と二酸化炭素(CO 2)の両方の排出量が削減される。二重環状燃焼器を搭載した最初のCFM56エンジンは1995年に運用を開始し、この燃焼器は、銘板に「/2」の接尾辞が付いたCFM56-5BおよびCFM56-7B派生型で使用されている。[ 49 ]
GEはTech 56プログラム中に、 Twin Annular Premixing Swirler燃焼器、略して「TAPS」と呼ばれる新しいタイプの燃焼器の開発とテストを開始しました。 [ 29 ]この設計は、2つの燃焼ゾーンを持つという点でダブルアニュラー燃焼器に似ています。この燃焼器は流れを「旋回」させ、理想的な燃料と空気の混合気を作り出します。この違いにより、この燃焼器は他の燃焼器よりもはるかに少ないNOxを生成することができます。CFM56-7Bエンジンでのテストでは、シングルアニュラー燃焼器と比較して46%、ダブルアニュラー燃焼器と比較して22%の改善が実証されました。[ 50 ] TAPS用に開発された分析ツールは、他の燃焼器、特に一部のCFM56-5Bおよび-7Bエンジンのシングルアニュラー燃焼器の改良にも使用されています。[ 51 ]

当初の輸出論争の中心となった高圧コンプレッサー(HPC)は、CFM56のすべてのバリエーションで9段構成となっています。コンプレッサー段は、コンパクトなコアローターで設計されたGEの「GE 1/9コア」(つまり、単一タービン、9段コンプレッサー設計)から開発されました。コンプレッサー半径のスパンが小さいため、システム内の付属ユニット(ベアリング、オイルシステム)を航空燃料で動作するメイン燃料システムに統合できるため、エンジン全体を軽量かつ小型化できます。[ 3 ]設計が進化するにつれて、HPC設計は翼型設計の改善によって向上しました。Tech-56改良プログラムの一環として、CFMIは、旧9段コンプレッサー設計と同様の圧力比(圧力増加30)を実現するように設計された6段高圧コンプレッサー段(コンプレッサーシステムを構成するディスク)を備えた新しいCFM-56モデルをテストしました。新しいものは古いものを完全に置き換えるものではありませんでしたが、2007年からの「技術導入」管理計画の一環として、ブレードダイナミクスの改善によりHPCのアップグレードを提供しました。 [ 29 ] [ 52 ] [ 53 ]
CFMIは開発初期に混合排気と非混合排気の両方の設計をテストしました。[ 4 ]エンジンのほとんどのバリエーションは非混合排気ノズルを備えています。[ nb 2 ]エアバスA340用に設計された高出力CFM56-5Cのみが混合流排気ノズルを備えています。[ nb 1 ] [ 54 ]
GEとSnecmaもジェット騒音低減におけるシェブロンの効果をテストした。 [ nb 3 ] [ 55 ]風洞で構成を検討した後、CFMIはコア排気ノズルに組み込まれたシェブロンの飛行試験を選択した。シェブロンは離陸時のジェット騒音を1.3デシベル低減し、現在ではエアバスA321用のCFM56のオプションとして提供されている。[ 56 ]

CFM56は単段ファンを備えており、ほとんどのバリアントは低圧シャフトに3段ブースターを備えています[ nb 4 ] 。- 5Bおよび-5Cバリアントでは4段です[ 57 ] 。ブースターは低圧スプールの一部であり、高圧コンプレッサーに到達する前にファンの内部で行われた空気圧縮を継続するため、「低圧コンプレッサー」(LPC)とも呼ばれます。オリジナルのCFM56-2バリアントは44枚のチップシュラウド付きファンブレードを備えていましたが[ 58 ] [ nb 5 ]、ワイドコードブレード技術の開発に伴い、後のバリアントではファンブレードの数が減り、CFM56-7バリアントでは22枚になりました[ 59 ] 。
CFM56ファンはアリ溝式のファンブレードを採用しており、エンジン全体を取り外すことなく交換できます。GE/Snecmaは、CFM56がこの機能を備えた最初のエンジンであると主張しています。この取り付け方法は、鳥の衝突後など、数枚のファンブレードのみを修理または交換する必要がある場合に役立ちます。[ 60 ]
CFM56 のモデルによってファンの直径が異なり、その変化はエンジンの性能に直接影響します。たとえば、低圧シャフトは CFM56-2 モデルと CFM56-3 モデルの両方で同じ速度で回転しますが、-3 ではファンの直径が小さいため、ファンブレードの先端速度が低下します。速度が低下するとファンブレードの動作効率が向上し (この場合は 5.5% 向上)、エンジンの全体的な燃料効率が向上します (比燃料消費量が約 3% 向上)。[ 26 ]

CFM56は、着陸後に航空機を減速および停止させるのに役立つ複数の逆推力 装置システムをサポートするように設計されています。ボーイング737用に製造された派生型であるCFM56-3とCFM56-7は、カスケードタイプの逆推力装置を使用しています。このタイプの逆推力装置は、メッシュ状のカスケードとバイパス空気の流れを遮断するブロッカードアを露出させるためにスライドするスリーブで構成されています。遮断されたバイパス空気はカスケードを通過するように強制され、エンジンの推力を減らして航空機を減速させます。[ 61 ]
CFM56は、旋回ドア式の逆推力装置もサポートしています。このタイプは、エアバスA320など多くのエアバス機に搭載されているCFM56-5エンジンで使用されています。この装置は、バイパスダクト内に旋回するドアを作動させることで、バイパス空気を遮断し、流れを外側に偏向させることで逆推力を発生させます。[ 62 ]

CFM56 のすべてのバリアントは、単段高圧タービン (HPT) を備えています。一部のバリアントでは、HPTブレードは単結晶超合金から「成長」され、高強度とクリープ耐性を備えています。低圧タービン (LPT) は、エンジンのほとんどのバリアントで 4 段ですが、CFM56-5C は 5 段の LPT を備えています。この変更は、このバリアントのより大きなファンを駆動するために実施されました。[ 54 ]タービンセクションの改良は Tech56 プログラム中に検討され、その開発の 1 つは、低圧タービン全体で 20% 少ないブレードを使用して重量を削減する空力的に最適化された低圧タービンブレード設計でした。これらの Tech56 の改良の一部は、タービンセクションが更新された Tech Insertion パッケージに取り込まれました。 [ 29 ]タービンセクションは、「Evolution」アップグレードで再び更新されました。[ 30 ] [ 33 ]

CFM56の高圧タービン段は、高圧コンプレッサーからの空気によって内部冷却される。空気は各ブレードの内部チャネルを通過し、前縁と後縁から噴射される。[ 60 ]

CFM56-2 シリーズは、CFM56 のオリジナル バリアントです。軍用用途で最も広く使用されており、F108 として知られています。具体的には、KC-135、E-6 マーキュリー、および一部のE-3 セントリー航空機で使用されています。CFM56-2 は、44 枚のブレードを持つ単段ファン、4 段の LP タービンによって駆動される 3 段の LP コンプレッサー、および単段の HP タービンによって駆動される 9 段の HP コンプレッサーで構成されています。燃焼器は環状です。[ 58 ]また、以前の Super 60 からエンジンを換装したダグラスの DC-8「Super 70」航空機でも使用されました。

CFM56シリーズの最初の派生型であるCFM56-3は、ボーイング737クラシックシリーズ(737-300/-400/-500)向けに設計され、静的推力定格は18,500~23,500 lbf(82.3~105 kN)です。-2の「切り詰めファン」派生型である-3エンジンは、ファン直径が60インチ(1.5 m)と小さいですが、元の基本的なエンジンレイアウトは維持されています。新しいファンは主にCFM56-2ではなくGEのCF6-80ターボファンから派生しており、ブースターは新しいファンに合わせて再設計されました。[ 26 ]
このシリーズにおける大きな課題は、翼に取り付けられたエンジンの地上クリアランスを確保することでした。これは、吸気ファンの直径を小さくし、ギアボックスやその他の付属品をエンジンの下から側面に移動させることで克服されました。その結果、ナセル底部と吸気リップが平らになり、 CFM56エンジンを搭載したボーイング737の特徴的な外観が生まれました。[ 63 ]
CFM56-4 シリーズは、エアバス A320ファミリーの航空機向けに設計された CFM56-2 の改良版として提案されたものでした。ロールス ロイスが開発していたRJ500エンジンと競合する -4 シリーズは、25,000 lbf (110 kN) の推力を発生させるように設計され、新しい 68 インチ (1.73 m) のファン、新しい低圧コンプレッサー、およびフル オーソリティ デジタル エンジン コントローラー ( FADEC ) を特徴とする予定でした。1984 年にアップグレード プロジェクトが開始されて間もなく、インターナショナル エアロ エンジンズが A320 向けに新しいV2500エンジンを提案しました。CFMI は、CFM56-4 が新しいエンジンと比べて劣っていることに気づき、プロジェクトを中止して CFM56-5 シリーズの開発に着手しました。[ 3 ]

CFM56-5シリーズはエアバス機向けに設計されており、 22,000~34,000 lbf(97.9~151 kN)という非常に広い推力定格を備えています。CFM56-5A、CFM56-5B、CFM56-5Cの3つの異なるサブバリアントがあり[ 3 ]、ボーイング737クラシックに搭載されている同型機とは異なり、FADECを搭載し、さらに空力設計の改良が加えられています。
CFM56-5Aシリーズは、短~中距離のエアバスA320ファミリーに動力を供給するために設計された最初のCFM56-5シリーズです。CFM56-2およびCFM56-3ファミリーから派生した-5Aシリーズは、22,000~26,500 lbf(98 kN~118 kN)の推力を発生します。改良されたファン、低圧コンプレッサー、高圧コンプレッサー、燃焼器などの空力的な改善により、このバリアントは前身よりも10~11%燃費効率が向上しています。[ 64 ] [ 65 ]


CFM56-5A シリーズの改良型で、元々は A321 の動力源として設計されました。推力範囲は 22,000 ~ 33,000 lbf (98 kN ~ 147 kN) で、A320 ファミリー (A318/A319/A320/A321) のすべてのモデルに動力を供給でき、CFM56-5A シリーズに取って代わりました。CFM56-5A からの変更点としては、排出量 (特に NO x ) を削減する二重環状燃焼器のオプション、より長いファン ケース内の新しいファン、および (以前のバリアントの 3 段から増加した) 4 段の新しい低圧コンプレッサーなどがあります。エアバスに供給されているエンジンの中で最も数が多いエンジンです。[ 57 ] [ 66 ]

推力定格が 31,200 ~ 34,000 lbf (139 kN ~ 151 kN) の CFM56-5C シリーズは、CFM56 ファミリーの中で最も強力なエンジンです。エアバスの長距離旅客機A340-200 および -300 に搭載され、1993 年に就航しました。主な変更点は、ファンの大型化、5 段目の低圧タービン、および -5B 型と同じ 4 段の低圧コンプレッサーです。[ 67 ]

CFM56の他のすべてのバリエーションとは異なり、-5Cは混合排気ノズルを備えており、[ nb 1 ]わずかに効率が向上しています。[ 54 ]

The CFM56-7 first ran on 21 April 1995.[68] Rated with a takeoff thrust range of 19,500–27,300 lbf (87–121 kN), it powers the -600/-700/-800/-900 Boeing 737 Next Generation; compared to the CFM56-3, it has greater durability, 8% fuel burn improvement and a 15% reduction in maintenance costs.[69]
Improvements are due to its 61-inch titanium wide chord fan, 3D aerodynamics designed new core and low-pressure turbine with single crystal high-pressure turbine and Full Authority Digital Engine Control (FADEC).[69] Fan blades are reduced from 36 (CFM56-5) to 24 and it incorporates features from the CFM56-5B such as a double-annular combustor as an option.
Less than two years after entry into service, the Next-Generation 737 received 180 minutes Extended range twin engine Operations (ETOPS) certification from the US Federal Aviation Administration (FAA). It also powers the Boeing 737 military versions : Airborne Early Warning & Control, C-40 Clipper transport and P-8 Poseidon Maritime Aircraft.[69]
After the Southwest Airlines Flight 1380 accident, the FAA required Boeing to redesign the nacelle and inlet of the 7B variant in compliance with applicable Part 25 regulations.[70] The proposed rule is to receive comments until January 26, 2024. The rule will require airlines to make the relevant modifications by July 31, 2028.[71]
CFM56の飛行中の停止率は333,333時間あたり1件である。[ 72 ]最初の整備工場訪問までの飛行時間の記録は、1996年の30,000時間[ 72 ]から2003年の40,729時間[ 73 ]、2016年の50,000時間[ 38 ]までとなっている。
CFM56ファミリーの運用初期には、機体全体の運航停止やエンジンの設計変更を必要とするほど深刻なエンジン故障が複数発生した。また、これらのエンジンは、ハネウェル社製の油圧機械ユニットに起因すると暫定的に考えられている推力不安定現象にも定期的に見舞われている。
CFM56エンジンの運用開始当初から、豪雨や雹の条件下でCFM56エンジンがフレームアウトした事例が複数記録されている。1987年には雹の条件下で両エンジンがフレームアウトした(パイロットはエンジンを再点火することに成功した)。続いて1988年にはTACA航空110便の事故が発生した。TACA航空の737型機に搭載されていたCFM56エンジンは両方とも雹と豪雨の中を飛行中にフレームアウトし、乗員はルイジアナ州ニューオーリンズ近郊の草地の堤防にエンジンなしで着陸せざるを得なかった。CFMIは、このような条件下で燃焼器が継続的に点火するようにセンサーを追加することでエンジンを改良した。[ 3 ]
2002年、ガルーダ・インドネシア航空421便は、雹によるエンジン停止のため川に不時着し、客室乗務員1名が死亡、数十名の乗客が負傷した。この事故以前にも、同様の気象条件による単発または二連発のエンジン停止事故が複数発生していた。1998年までに3件の事故が発生した後、CFMIは雹の吸入に対するエンジンの対処方法を改善するため、エンジンに改良を加えた。主な変更点としては、ファン/ブースタースプリッターの改良(エンジンのコアへの雹の吸入を困難にする)と、吸気口に円錐形ではなく楕円形のスピナーを使用することなどが挙げられる。これらの改良は2002年の事故を防ぐことはできず、調査委員会は、パイロットがエンジンの再始動を試みる際に適切な手順に従わなかったことが最終的な結果につながったと結論付けた。パイロットに対し、こうした状況への対処方法についてより適切な教育を行うこと、およびFAAの雨と雹の試験手順を見直すことが勧告された。それ以上のエンジンの改良は勧告されなかった。[ 74 ]
CFM56-3C エンジンで事故につながった問題の一つは、ファンブレードの故障でした。この故障モードは、 1989 年のケグワース航空事故につながり、47 人が死亡、74 人が負傷しました。ファンブレードが故障した後、パイロットは誤って別のエンジンを停止し、その結果、損傷したエンジンは最終進入のために電源を入れたときに完全に停止しました。ケグワース事故の後、ダンエアの737-400 とブリティッシュ ミッドランドの737-400 に搭載された CFM56 エンジンが同様の状況でファンブレードの故障を起こしましたが、どちらの事故も墜落や負傷には至りませんでした。[ 75 ] 2 回目の事故の後、737-400 機は運航停止となりました。
当時、既存エンジンの新しいバリエーションの飛行試験は義務付けられておらず、認証試験では、高高度で定期的に行われるパワー上昇中にファンが経験する振動モードが明らかにならなかった。分析の結果、ファンは予想以上に、また認証試験よりも厳しい高サイクル疲労応力にさらされており、これらの高い応力によってブレードが破損したことが判明した。運航停止から 1 か月も経たないうちに、ファンブレードとファンディスクが交換され、電子エンジン制御が修正されて最大エンジン推力が 23,500 lbf (105 kN) から 22,000 lbf (98 kN) に低減された後、機体は運航を再開することが許可された 。[ 76 ]再設計されたファンブレードは、すでに顧客に納入されていた 1,800 基以上のエンジンを含む、すべての CFM56-3C1 および CFM56-3B2 エンジンに取り付けられた。[ 3 ]
2016年8月、サウスウエスト航空3472便はファンブレードの故障に見舞われたが、その後、それ以上の事故なく着陸した。機体は大きな損傷を受けたものの、負傷者は出なかった。[ 77 ]
2018年4月17日、サウスウエスト航空1380便はファンブレードの故障と思われるトラブルに見舞われ、その破片が窓を突き破った。ボーイング737-700型機は無事着陸したが、乗客1名が死亡、数名が負傷した。[ 78 ] [ 79 ]
2026年7月10日、ギリシャのテッサロニキからドイツのメミンゲンに向かうライアンエアーのボーイング737-800型機FR1879便で、ファンブレードの故障と思われるトラブルが発生し、その破片が窓を突き破り、乗客1名が機外に吸い出された。同機はテッサロニキに正常に着陸した。[ 80 ]
航空会社は、飛行中のさまざまな時点、特に高度上昇中の高推力設定時などにおいて、推力が突然不安定になる事象を32件報告している。この問題は長年にわたり続いている。1998年には、2人の737パイロットが、飛行中にエンジンのスロットルが突然最大推力まで上昇したと報告した。ごく最近の調査により、この問題は油圧機械ユニットに起因し、許容できないレベルの燃料汚染(水、または生分解性物質を含む微粒子状物質による燃料中の固形物)や、細菌の増殖を抑制するための殺生物剤の過剰使用が関係している可能性があるという暫定的な結論に至った。ボーイングは、アビエーション・ウィーク・アンド・スペース・テクノロジー誌に対し、CFMインターナショナルがFADECソフトウェアを改訂したと語った。新しいソフトウェアは、「燃料監視弁(FMV)とEHSV(電気油圧サーボ弁)をサイクルさせてEHSVスプールを洗浄することで、『推力不安定事象の期間と程度を軽減する』」という。このソフトウェア修正は問題の決定的な解決策となることを意図したものではありません。CFMは、この変更が行われた後、それ以上の報告は受けていないと主張しています。[ 81 ]
2023年、ブルームバーグは、欧州の航空規制当局が、ロンドンに拠点を置くAOG Technics社(ホセ・アレハンドロ・サモラ・イララ氏が過半数の株式を保有。イララ氏の国籍は一部の書類では英国、他の書類ではベネズエラと記載されている)が、一部のCFM56型機の修理に、出所不明の部品と偽造書類を供給していたと判断したと報じた。[ 82 ] [ 83 ] [ 84 ]
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