ロールスロイス RB211

RB211
シュパイアー技術博物館のフロントカウルのない RB211
タイプ	ターボファン
国籍	イギリス
メーカー	ロールスロイス
最初の実行	1969
主な用途	ボーイング 747 ボーイング 757 ボーイング 767 ロッキード L-1011 トライスター ツポレフ Tu-204
生産	1969年～2000年代
に発展した	ロールスロイス トレント

ロールスロイスRB211 は、ロールスロイス社が製造したイギリスの高バイパス ターボファンエンジンシリーズです。このエンジンは、41,030 ～ 59,450 lbf (182.5 ～ 264.4 kN) の推力を発生させることができます。RB211 エンジンは、最初の量産3 軸エンジンであり、ロールスロイス社を航空エンジン業界の主要企業から世界的リーダーへと変えました。

このエンジンはもともとロッキード L-1011 トライスター用に開発され、1972 年に就航し、L-1011 の動力源として唯一のエンジンとなりました。初期の開発における管理ミスとそれに伴うコストの問題により、英国および他の多くの航空宇宙および航空機運用会社にとって重要な労働力とエンジン事業を保護するために、ロールスロイス社は事実上国有化されました。

1970年代初頭、同社はこのエンジンが少なくとも50年間は継続的に開発できると見積もっていた。^{[1] [2]} RB.211は1989年に改名され、 RB211-524Lがトレントに改名されたときに、ロールスロイス・トレント・エンジン・ファミリーの基礎となった。^[3]

1966 年、アメリカン航空は、座席当たりの低コスト運航に重点を置いた新しい短中距離旅客機の必要性を発表しました。双発機を探していた一方で、航空機メーカーは新しい旅客機の開発を正当化するために複数の顧客を必要としていました。イースタン航空は関心を示していましたが、より長い航続距離を必要とし、水上を長距離航行する必要がありました。当時、これには冗長性を提供するために 3 つのエンジンが必要でした。他の航空会社も 3 つのエンジンを支持していました。ロッキードとダグラスは、それぞれL-1011 トライスターとDC-10 の設計でこれに応えました。どちらも 3 つのエンジンを備え、大陸横断航続距離があり、 2 つの通路を持つ ワイドボディレイアウトで約 300 人の乗客を収容できました。

ワイドボディのマクドネル・ダグラス DC-10は、当時アメリカやヨーロッパの機体メーカーが航空会社に非常に大きな積載量と短・中・長距離の航空機を提供するために採用していた革新的な航空機と航空エンジン技術の代表例です。これらの非常に大きな積載量の航空機は、当時業界が予測していた乗客数と航空交通量の大幅な増加に対処するために必要でした。ヨーロッパでは、1950 年代後半から 1960 年代前半にかけて、民間および政府機関の両方で大容量の旅客機のコンセプト研究が行われていました。航空会社が実施した研究の多くは、高バイパス比航空エンジンという画期的な新技術の利用に基づいた高サイクル性能を備えた 200 ～ 300 席の航空機に重点を置いていました。^[4]

1964年から1967年にかけて、ホーカー・シドレー社は英国欧州航空（BEA）の要件を検討し、160席のHS.132と185席のHS.134を開発した。どちらも当時運用されていた航空機に比べて座席マイルコストを25～30%削減できる見込みだった。どちらの設計も、新技術のロールスロイスRB.178航空エンジン2基（30,000lbf）を使用し、第一世代の3発エンジンジェット機よりも優れた運用性能を提供する予定だった。^[4]

カウニー、ガンストン、ヘイワードおよび英国貿易産業省（DTI）によると、先進的なRB.178のルーツは、ロールスロイス社がコンウェイの代替として高バイパス比航空エンジンの開発を正式に開始した1961年に遡る。同社はプロジェクトを進め、エイドリアン・ロンバードの指揮の下、ツインスプールのデモンストレーターを製作した。RB.178の総開発費は260万ポンドだった。比較すると、GE社とP&W社は米国国防総省からTF39とSTF200の技術デモンストレーターの開発と製作に約2千万ドルの助成金を受けた。^[4]

RB.178はコンウェイエンジンの信頼性と経済性の利点を基に作られており、そのエンジンの伝統を考えると、新しいエンジンの性能は確実と思われた。RB.178（16シリーズと命名）は、4基のエンジンで大容量の大西洋横断旅客機を駆動するヴィッカース・シュパーブDB.265（VC10）に提案されたエンジンであったと思われる。^[4]

RB.178が失敗した理由はおそらくたくさんあるだろう。その最大の理由は、ボーイングが747にロールスロイス製エンジンを搭載することを拒否したことである。^[4]

RB.178は1966年5月にキャンセルされ、1966年6月にはロールスロイス社はボーイング747をめぐってP&W社と争う意思がないことを表明した。1966年9月、ロールスロイス社は推力10,000lbf（RB.203）から60,000lbf（RB.207）までをカバーする先進技術エンジン（ATE）ファミリーを発売する決定を発表した。ATEファミリーは三軸構造、環状燃焼器、構造的に統合された動力装置（ナセル）などの新技術を導入した。^[4]

両機とも新しいエンジンが必要だった。エンジンは、以前の低バイパス設計よりも推力が大きく、燃費が良く、騒音が少ない高バイパスコンセプトの導入により、急速な進歩を遂げていた。ロールスロイス社は、改良型ホーカー・シドレー・トライデントをRB178として導入するという失敗に終わった試みのために、必要な45,000 lbf (200 kN) 推力クラスのエンジンに取り組んでいた。この作業は後にエアバスA300に搭載される47,500 lbf (211 kN) 推力のRB207用に開発されたが、英国がエアバス計画から撤退したため、RB211計画のためにキャンセルされた。^[5]

ロールスロイス社は、コンウェイの代替として、より高い効率が期待できる一連のトリプルスプール^{[注 1]設計にも取り組んでいました。この}構成では、3つのタービングループが3つの別々の同心シャフトを回転させて、異なる速度で稼働するコンプレッサーエリアの3つのセクションに動力を与えます。コンプレッサーの各ステージが最適な速度で稼働することを可能にすることに加えて、トリプルスプール設計はよりコンパクトで堅牢ですが、製造と保守がより複雑になります。当時、スペイの代替を意図したRB203として知られる10,000 lbf (44 kN) の推力設計を含むいくつかの設計が開発されていました。 1961年7月にコンウェイ代替エンジンの作業が開始され、HPコンプレッサー、燃焼器、タービンシステムの設計を証明するツインスプールのデモンストレーターエンジンが1966年までに稼働しました。ロールスロイスは、一定の出力設定で低燃費と低騒音を実現するという問題に対する最もシンプルで低コストのソリューションとして、1965年にトリプルスプールシステムを選択しました。基本的に縮小版のRB207であるRB211の作業は1966年から1967年にかけて開始され、最初の認証エンジンは1970年12月までに離陸推力33,260ポンドで1台511,000ドルの価格で発売される予定でした。^[6]

1968年2月、アメリカン航空は最大50機のマクドネル・ダグラス DC-10の発注にロールス・ロイス RB211を選択しました。1968年3月7日、タイムズ紙のワシントン特派員は、議会が計画中の米国のエアバス用エンジン供給に対するロールス・ロイスの入札を阻止しようとしていると書きました。オハイオ州選出の下院議員ロバート・タフト・ジュニアは、ロールス・ロイスがこのエンジンの承認を得たとの報道を受けて反対を唱えました。1968年3月9日、タイムズ紙は、リンドン・ジョンソン大統領がオハイオ州とニューメキシコ州の6人の上院議員と5人の下院議員から書面による抗議を受けたと報じました。これらの州は米国の製造業者が選定されれば利益を得るでしょう。彼らの苦情は、「外国製エンジンの購入に関する米国政府の立場に関して、航空会社の代表者と英国政府との会談で十分にバランスのとれた情報が提供されなかった」というものでした。米国議会は外国製エンジンの輸入により米国の収支赤字が38億ドルに上り、1万8000人から2万人の雇用が失われることを懸念していた。^[4]

1967年6月23日、ロールスロイス社はロッキード社にL-1011用としてRB211-06を提案した。この新型エンジンは推力33,260 lbf (147,900 N)で、当時開発中だったRB207の大型高出力、高バイパス設計とRB203のトリプルスプール設計という複数のエンジンの特徴を組み合わせたものだった。^[7]これに加えて、RAEファーンバラで開発されたハイフィルと呼ばれる新しいカーボンファイバー素材で作られたファンステージという新しい技術が追加された。チタン製の同様のファンに比べて重量が大幅に軽減され、RB211はパワーウェイトレシオの点で競合他社よりも優位に立った。これらの新機能を組み込んだエンジンのスケジュールが厳しいことはわかっていたが、ロールスロイス社は1971年にRB211を就航させることを約束した。^[8]

ロッキードは、この新しいエンジンにより、L-1011は、それ以外は類似のDC-10製品に対して明確な優位性を提供できると感じていました。しかし、ダグラス社もDC-10の動力源としてロールス・ロイス社にエンジンの提案を依頼しており、1967年10月にその回答としてRB211の推力35,400 lbf (157,000 N)版であるRB211-10が提示されました。その後、機体製造業者のロッキードとダグラス、エンジン供給業者のロールス・ロイス、ゼネラル・エレクトリック、プラット・アンド・ホイットニー、そして米国の大手航空会社の間で激しい交渉が続きました。この間、価格は交渉により引き下げられ、必要な推力定格は引き上げられました。1968年初頭までに、ロールス・ロイスはRB211-18と名付けた推力40,600 lbf (181,000 N)のエンジンを提案していました。 1968年3月29日、ロッキード社はトライスター94機の注文を受け、ロールスロイス社にRB211-22と命名されたエンジン150セットを発注したと発表した。^{[8] [注 2]}

RB211 は複雑だったため、開発とテストに長い期間を要した。1969 年秋までに、ロールスロイスは約束した性能保証を満たすのに苦労していた。エンジンの推力は不十分で、重量は重く、燃料消費は過剰だった。状況はさらに悪化し、1970 年 5 月、新しいハイフィル(炭素繊維複合材) ファン ステージは、他のテストに合格した後、鳥の摂取テストの一環として高速で鶏の死骸が投げ込まれて粉々になった。^{[注 3]}同社はハイフィルのトラブルに備えてチタンブレードを開発していたが、これは余分なコストと重量の増加を意味した。^[9]また、チタン ビレットの片側だけがブレード製造に適した冶金品質であることが判明し、独自の技術的問題も生じた。^[要出典]

さらに、1967年7月に主任エンジニアのエイドリアン・ロム・ロンバードが亡くなったことでプロジェクトは挫折し、ロールス・ロイス社は「業界で最も優秀なトラブルシューティングエンジニアの一人を失った」と評された。^[10]

「ダービーのエンジニアたちは、普段は傲慢ともいえるほど誇り高く自信に満ちていたが、1967年に彼らの偉大なリーダーであるロンバードが突然彼らから引き抜かれたことで、状況は悪化の一途をたどっていたことは明らかだった。彼の死は、誰にも埋めることのできない空白を残した...」 - スタンリー・フッカー^[9]

1970年9月、ロールスロイスは政府に対し、RB211の開発費が当初の見積もりの​​ほぼ2倍となる1億7030万ポンドにまで上昇したと報告した。推定生産コストは、エンジン1台あたりの販売価格23万375ポンドを上回った。^[8]プロジェクトは危機に瀕していた。^[11]

1971年1月までにロールスロイスは破産し、 1971年2月4日に破産管財人による管理下に置かれ、^{[注4] L-1011トライスター計画は深刻な危機に瀕した。その戦略的重要性から、}エドワード・ヒースの保守党政権は同社を国有化し、RB211の開発を完了させた。^[12]

ロッキード社自体が弱い立場にあったため、英国政府は、ロッキード社がL-1011プロジェクトを完了するために必要な銀行融資を米国政府に保証するよう要求した。ロッキード社（それ自体が困難によって弱体化していた）が倒産していたら、RB211の市場は消滅していただろう。米国政府は反対意見があったにもかかわらず、これらの保証を提供した。^[13] 1971年5月、「ロールス・ロイス（1971）有限会社」と呼ばれる新しい会社が管財人からロールス・ロイスの資産を取得し、その後すぐにロッキード社と新しい契約を締結した。この改訂された契約では、遅延納品に対するペナルティが取り消され、エンジン1台あたりの価格が11万ポンド上昇した。^[14]

ヒュー・コンウェイ（RRガスタービンのマネージングディレクター）は、スタンレー・フッカーを説得して引退から復帰させ、ロールス・ロイスに復帰させた。^{[9] [15]テクニカルディレクターとして、彼は}シリル・ラブジーやアーサー・ラブラを含む他の退職者たちのチームを率いて、RB211-22に残っていた問題を解決した。エンジンは最終的に1972年4月14日に認証され、^[16]当初の計画より約1年遅れ、最初のトライスターは1972年4月26日にイースタン航空で就航した。フッカーは1974年にその功績によりナイトに叙せられた。 ^[17]

RB211 に関連して 有名な銀行家について話すと、

「我々（ロールスロイス）は彼の地位にゼロを加えた。彼は500万ポンドは大金だと思っていたが、RB211に乗って数週間後、5000万ポンドは大した金額ではないと理解したのだ。」 – スタンリー・フッカー。^[18]

RB211 の運用における当初の信頼性は、エンジンの性能保証を満たすことに開発プログラムが重点を置いていたため、期待されたほど良好ではありませんでした。初期の納入は、後の -22B よりわずかに性能が劣る RB211-22C モデルでした。運用開始から数年間の改良プログラムにより状況は大幅に改善され、それ以来、このシリーズは信頼性の高いエンジンへと成長しました。

RB211はもともとL-1011-1用に設計されたが、ロールスロイス社は、より大きな推力を発揮できるように開発できることを承知していた。ファンとIPコンプレッサーを再設計することで、フッカーのチームはエンジンの推力を50,000 lbf (220 kN) まで増加させた。1973年10月1日に初稼働した新しいバージョンは^{[19] RB211-524と命名され、L-1011の新しい派生型や}ボーイング747に動力を供給することが可能となった。

ロールスロイスは1960年代にボーイングにRB211を売り込もうとしたが失敗した。しかし、新しい-524は、ボーイングが当初747の動力源として選択したプラット・アンド・ホイットニーJT9Dに比べて、性能と効率が大幅に向上していた。 1973年10月、ボーイングは747-200にRB211-524を提供することに同意し、ブリティッシュ・エアウェイズがこの組み合わせを発注した最初の航空会社となり、1977年に運航を開始した。フライト・インターナショナルは1980年に次のように述べている。

「航空会社が燃料節約を重視していることは、カンタス航空が新しいボーイング747にRB.211-524を採用したことからも明らかだ。この航空機は3大ファンをすべて搭載できる唯一の航空機である。カンタス航空は、RB211を搭載したブリティッシュ・エアウェイズのボーイング747は、JT9Dを搭載した航空機よりも燃料消費量が約7%少なく、現在の価格で1機あたり年間約100万ドルの節約になると結論付けた。」^[20]

ロールス・ロイス社は-524の開発を続け、-524Cで推力を51,500 lbf (229 kN)に増強し、1981年に認証された-524Dでは53,000 lbf (240 kN)に増強した。著名な航空会社顧客には、カンタス航空、キャセイパシフィック航空、ニュージーランド航空、カーゴルクス航空、南アフリカ航空などがある。ボーイング社がより重い747-400を発売したとき、さらなる推力が必要となり、ロールス社は定格推力58,000 lbf (260 kN)の-524Gと、続いて60,600の-524Hでこれに応えた。両機種と​​も、-535E4に既に搭載されていたディープシュート強制ミキサーを備えたフルカウルナセルを導入した。^{[21]これらは}FADECを採用した最初のバージョンであった。このエンジンは後にGEとプラット・アンド・ホイットニーのエンジンにも採用された。-524Hはボーイング767の3番目のエンジンとしても提供され、その最初のものは1990年2月にブリティッシュ・エアウェイズで就航した。

これらは-524の最終開発となるはずだったが、ロールスが後継のトレントエンジンを開発したとき、トレント700の改良型HPシステムを-524Gと-524Hに搭載できることが判明した。これらの派生型は軽量で、燃費効率が向上し、排出量が削減された。^[22]これらはそれぞれ-524G-Tと-524H-Tと命名された。既存の-524G/Hエンジンを改良型-T構成にアップグレードすることも可能であり、多くの航空会社がこれを行った。^[23]

-524は開発が進むにつれて信頼性が高まり、^[24] -524Hは1993年に767で180分のETOPS承認を達成した。RB211の推力比燃料消費量は約0.6 lb/(lbf·h)となる可能性がある。^[25]

1987年にA330と777市場でのさらなる成長を可能にするために開発が始まった-524Lは、より広範囲にわたる再設計が行われ、組み込まれた大きな違いにより、このエンジンは最終的にトレントという名前が付けられ、この名前で開発が続けられています。^[26]

1970年代半ば、ボーイング社は成功を収めた727に代わる新型双発機の設計を検討していた。計画されていた機体の定員が150人から200人に増えるにつれ、ロールスロイス社は、ファンの直径を小さくし、最初のIPコンプレッサー段を取り除けば、必要な推力37,400 lbf (166,000 N)のエンジンを製造できると気付いた。この新バージョンはRB211-535と命名された。1978年8月31日、イースタン航空とブリティッシュ・エアウェイズは、-535を搭載した新型757の注文を発表した。RB211-535Cと命名されたこのエンジンは、1983年1月に就航した。ロールスロイス社がボーイング機に打ち上げ用エンジンを提供したのはこれが初めてだった。イースタン航空のフランク・ボーマン社長は、-535Cを「世界最高の航空エンジン」と呼んだ。^[27]

1979年、プラット・アンド・ホイットニーはPW2000エンジンを発表し、PW2037バージョンは-535Cより8%燃費効率が良いと主張した。ボーイングはロールス・ロイス社に757用にもっと競争力のあるエンジンを供給するようプレッシャーをかけ、同社はより先進的な-524コアをベースにして推力40,100 lbf (178,000 N)のRB211-535E4を製造し、1984年10月に就航した。PW2037ほど効率的ではなかったものの、より信頼性が高く静かだった。目に見える違いは、バイパスダクトから突き出ているジェットノズルのない長いカウルがあることである。統合ノズルまたは共通ノズルで、熱気流と冷気流が部分的に混合される。^{[28]また、効率を高め、騒音を減らし、}異物による損傷に対する保護を強化する幅広弦のファンブレードを初めて採用した。

おそらく最も重要な -535E の単一注文は、1988 年 5 月にアメリカン航空が-535E4 エンジンを搭載した 757 を 50 機発注したものであり、エンジンの低騒音が重要な要素であるとのことでした。これは、ロールスロイスがトライスター以来初めて米国の航空会社から大規模な注文を受けたことであり、その後 -535E4 が 757 の市場を独占することにつながったのです。異例なことに、アメリカン航空の発表時点では、-535E4 の選択が 757 の選択より前に公表されましたが、これはロールスロイスとボーイングの双方にとって朗報でした。

E4は757向けに認証された後、1992年に就航したロシアのツポレフTu-204-120旅客機にも搭載された。ロシアの旅客機に西側諸国のエンジンが供給されたのはこれが初めてだった。 ^{[29] -535E4は}ボーイング社によってB-52Hストラトフォートレスのエンジン換装にも提案され、同機の8基のTF33を4基のターボファンに交換した。-535E4のさらなるアップグレードは1990年代後半に行われ、排出量の削減が図られ、トレント700向けに開発された技術が借用された。^[30]

-535E4は多くの人から非常に信頼性の高いエンジンであると考えられており、^[31] 1990年に757で 180分のETOPS承認を達成しました。

ロールスロイス社は-22を開発していたとき、陸上発電用のエンジンを開発するのは簡単だと考え、1974年に産業用RB211を発売した。-524がその直後に登場し、その改良が産業用RB211に組み込まれ、RB211-24と命名された。この発電機はその後数年間にわたって徐々に開発され^[32]、現在でも25.2～32MWの発電機として販売されている。^[33]この発電機の多くは、沖合の石油・ガス生産産業に設置されている。

先進的な 25 MW クラスのWR-21中間冷却回生 (ICR) ガスタービンが船舶推進用に開発されました。

• RB211-22B はダービーのロールス・ロイス・ヘリテージ・トラスト・コレクションに展示されています。
• RB211-535Cはドンカスターのサウスヨークシャー航空博物館に展示されている^[34]

-535E4は、効率向上のため中空のワイドコード非スナバ^{[注 5]ファンを採用した最初のエンジンでした。HPコンプレッサーにはチタン、}ナセルにはカーボン複合材など、先進的な材料が使用されていました。後のエンジンには、 -524の改良モデルの 機能（ FADECなど）がいくつか組み込まれています。

関連開発

• ロールスロイス トレント
• ロールスロイス WR-21

同等のエンジン

• アヴィアドヴィガテル PS-90
• ゼネラルエレクトリック CF6
• プラット・アンド・ホイットニー JT9D
• プラット・アンド・ホイットニー PW2000
• プラット・アンド・ホイットニー PW4000
• プログレスD-18T

関連リスト

• 航空機エンジンの一覧

注記

引用

文献

ウィキメディア・コモンズには
、 ロールスロイス RB211に関連するメディアがあります。

• ロールスロイス RB211-524 公式サイト
• ロールスロイス RB211-535 公式サイト
• ロールスロイス インダストリアル RB211 公式サイト
• ロールスロイス RB.211 ターボファン – フライトアーカイブ
• 「ロールスロイス 50,000 ポンド機」RB.211-524 に関するフライト記事
• 「RB.211-535: ロールスロイスのボーイング 757 ファン」RB.211-535 に関する1980 年の飛行記事
• 「RB.211 – 大型ファンが魅力を広げる」1988年のフライト誌のRB.211シリーズに関する記事