ロールス・ロイス RB211

1966年、アメリカン航空は、座席当たりのコストを抑えた運航を重視する新型短中距離旅客機の要求を発表した。同社は双発機を探していたが、航空機メーカーは新型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た。イースタン航空は関心を示していたが、より長い航続距離と海上を横断する長距離路線を必要としていた。当時、これには冗長性を確保するために3基のエンジンが必要だった。他の航空会社も3基のエンジンを好んだ。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の設計案で応じた。どちらも3基のエンジン、大陸横断航続距離を持ち、 2通路のワイドボディレイアウトで約300人の乗客を収容できた。

ワイドボディ機のマクドネル・ダグラスDC-10は、当時米国と欧州の機体メーカーが採用していた革新的な航空機および航空エンジン技術を代表するもので、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していた。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著しい増加に対応するために必要だった。ヨーロッパでは、1950年代後半から1960年代初頭にかけて、民間および政府機関の両方によって、大型旅客機のコンセプト研究が行われていた。航空会社が行った研究の多くは、高バイパス比航空エンジンという画期的な新技術の使用に基づいた、サイクル性能の高い200～300席の航空機に重点を置いていた。^{[ 5 ]}

1964年から1967年にかけて、ホーカー・シドレー社はブリティッシュ・ヨーロピアン航空（BEA）の要求事項を検討し、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あたりのコストを25～30%削減できる見込みがあった。どちらの設計も、第1世代の3発ジェット機よりも優れた運用性能を実現するために、 30,000 lbf（130 kN）の新型ロールス・ロイスRB.178航空エンジンを2基使用する予定だった。^{[ 5 ]}  

Cownie、Gunston、Hayward、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・ロイスがコンウェイの後継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、Adrian Lombardの指揮の下、ツインスプール実証機を製作した。RB.178の総開発費用は260万ポンドであった。比較として、GEとP&Wは米国国防総省からTF39とSTF200技術実証機の開発と製造に約2000万ドルの助成金を受け取った。^{[ 5 ]}

RB.178はコンウェイエンジンの信頼性と経済性という利点を基に開発され、そのエンジンの系譜を考えると、新型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、大容量大西洋横断旅客機に4基のエンジンを搭載するビッカース・スーパーブDB.265（VC10）に提案されたエンジンだったようだ。^{[ 5 ]}

RB.178が失敗した理由は数多くあるだろう。その中でも主な理由は、ボーイングが747にロールス・ロイス製エンジンを提供することを拒否したことである。^{[ 5 ]}

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・ロイスがボーイング747をめぐってP&Wと争うつもりはないと表明した。1966年9月、ロールス・ロイスは、10,000 lbf (44 kN)のRB.203から60,000 lbf (270 kN)のRB.207までの推力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ことを決定したと発表した。ATEファミリーは、3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。^{[ 5 ]}    

両機とも新しいエンジンも必要としていた。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、騒音も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として導入しようと試みたが失敗に終わり、必要な45,000  lbf (200 kN)推力クラスのエンジンの開発に取り組んでいた。この開発は後にエアバスA300で使用される47,500 lbf (211 kN)推力のRB207へと発展したが、英国がエアバス計画から撤退したため、RB211計画に取って代わられ中止された。^{[ 6 ]}   

ロールス・ロイス社は、コンウェイ社の後継機として、より高い効率を実現すると期待されるトリプルスプール^{[注1 ]}設計シリーズにも取り組んでいた。この構成では、3つのタービン群が3つの独立した同心軸を回転させ、異なる速度で動作するコンプレッサ領域の3つのセクションに動力を供給する。トリプルスプール設計は、コンプレッサの各ステージを最適な速度で動作させることができるだけでなく、よりコンパクトで剛性が高いが、製造とメンテナンスがより複雑である。当時、スペイ社 の後継機として設計された、推力10,000 lbf (44  kN)のRB203設計など、いくつかの設計が検討されていた。コンウェイエンジンの代替エンジンの開発は1961年7月に始まり、HPコンプレッサー、燃焼器、タービンシステムの設計を実証するためのツインスプールデモンストレーターエンジンは1966年までに稼働した。ロールスロイスは、一定の出力設定で燃料消費量と騒音レベルを低減するという問題に対する最もシンプルで低コストな解決策として、1965年にトリプルスプールシステムを選択した。RB207を縮小したRB211の開発は1966年から1967年にかけて始まり、最初の認証エンジンは1970年12月までに離陸推力33,260 lbf (147.9 kN) 、価格511,000ドルで入手可能になる予定だった。 ^{[ 7 ]}  

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エンジンを採用することを決定した。同年3月7日、タイムズ紙のワシントン特派員は、ロールス・ロイスが計画中の米国製エアバスにエンジンを供給する入札を阻止しようとする議会の動きについて報じた。オハイオ州選出のロバート・タフト・ジュニア下院議員は、ロールス・ロイスがエンジンの承認を得たという報道を受けて反対運動を主導した。同年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（米国メーカーが選定されれば利益を得る州）選出の上院議員6名と下院議員5名から抗議書を受け取ったと報じた。彼らの不満は、「外国製エンジンの購入に関する米国政府の立場について、航空会社代表と英国政府との協議において、十分なバランスの取れた情報が提供されなかった」というものだった。米国議会は、外国製エンジンの輸入によって米国が38億ドルの財政赤字を被り、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。^{[ 5 ]}

1967年6月23日、ロールス・ロイスはロッキードにL-1011用の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、当時開発中だった複数のエンジンの特徴を組み合わせたものだった。RB207の大型高出力・高バイパス設計とRB203の3連スプール設計である。^{[ 8 ]}これに加えて、 RAEファーンバラで開発されたHyfilと呼ばれる新しい炭素繊維素材で作られたファン段という新しい技術が採用された。チタン製の同様のファンに比べて大幅な軽量化が実現し、RB211は出力重量比で競合機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開発スケジュールが厳しいことは承知していたが、ロールス・ロイスは1971年にRB211を実用化することを約束した。^{[ 9 ]}  

ロッキードは、新しいエンジンによってL-1011が、それ以外は類似したDC-10製品に対して明確な優位性を提供できると考えた。しかし、ダグラスもロールス・ロイスにDC-10の動力となるエンジンの提案を求めており、1967年10月にロールス・ロイスはRB211の推力35,400 lbf (157,000 N)バージョンであるRB211-10を提案した。その後、機体メーカーのロッキードとダグラス、エンジンサプライヤーのロールス・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、そして米国の主要航空会社の間で激しい交渉が行われた。この間、価格は引き下げられ、必要な推力定格は引き上げられた。1968年初頭までに、ロールス・ロイスは推力40,600 lbf (181,000 N)のエンジンRB211-18を提案した。 1968年3月29日、ロッキード社はトライスター94機の受注を発表し、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。^{[ 9 ] [注2 ]}    

元々はL-1011-1用に設計されたエンジンでしたが、ロールス・ロイスはRB211がより大きな推力を発揮できるように開発できることを認識していました。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)に増加させました。1973年10月1日に初めて稼働したこの新バージョン^{[ 20 ]}はRB211-524と命名され、ボーイング747だけでなく、L-1011の新しい派生型にも動力を供給できるようになりました。  

ロールス・ロイスは1960年代にRB211をボーイングに売り込もうとしたが失敗に終わった。しかし、新型の-524は、ボーイングが当初747の動力源として選定していたプラット・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を搭載することに合意し、ブリティッシュ・エアウェイズがこの組み合わせを最初に発注した航空会社となり、1977年に就航した。フライト・インターナショナル誌は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、カンタス航空が新型ボーイング747にRB.211-524エンジンを採用したことからも明らかです。ボーイング747は、ビッグスリーのファンすべてが利用可能な唯一の航空機です。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が、JT9Dを搭載した機体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ことを発見しました。」^{[ 21 ]}

ロールス・ロイスは -524 の開発を続け、-524C で推力を51,500 lbf (229 kN)に、そして1981 年に型式証明を取得した -524D で53,000 lbf (240 kN)にまで高めた。主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、カーゴルックス航空、南アフリカ航空などがあった。ボーイングがより重い747-400 を発売すると、より大きな推力が必要となり、ロールスは58,000 lbf (260 kN)の推力を持つ -524G と、 60,600 lbf (270 kN)の推力を持つ-524Hで対応した。どちらも、-535E4 にすで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採用している。^{[ 22 ]}これらはFADECを搭載した最初のバージョンでした。これは後にGEとプラット・アンド・ホイットニーが自社のエンジンに採用しました。-524Hはボーイング767の3番目のエンジンオプションとしても提供され、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ました。        

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際、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化され、燃費が向上し、排出ガスも削減された。^{[ 23 ]}これらはそれぞれ-524G-Tと-524H-Tと命名された。既存の-524G/Hエンジンを改良型の-T構成にアップグレードすることも可能で、多くの航空会社がそうした。^{[ 24 ]}

-524は開発が進むにつれて信頼性が向上し、^{[ 25 ]} -524Hは1993年に767で180分のETOPS認証を取得しました。RB211の推力比燃料消費量は約0.6  lbm/(lbf·h)です。^{[ 26 ]}

A330と777市場でのさらなる成長を可能にするために1987年に始まった-524Lは、より広範囲に再設計され、組み込まれた大きな違いにより、エンジンは最終的にトレントという名前を与えられ、その名前で開発が続けられました。^{[ 20 ]}

ロールス・ロイスが-22を開発していたとき、陸上発電用のエンジンバージョンを開発するのは簡単だと気づき、1974年に産業用RB211が発売されました。その後まもなく-524が登場すると、その改良が産業用RB211に組み込まれ、RB211-24と命名されました。発電機はその後数年間かけて徐々に開発され^{[ 32 ]}、現在でも25.2～32MWの発電機シリーズとして販売されています^{[ 33 ]} 。その多くは、オフショアの石油・ガス生産産業に設置されています。

船舶推進用に、先進的な25MW級WR-21インタークーラー式再生型（ICR）ガスタービンが開発された。