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推力比燃料消費量( TSFC ) は、推力出力に対するエンジン設計の燃料効率です。TSFC は推力単位 (ニュートン、または N) あたりの燃料消費量 (グラム/秒) と考えることもできるため、推力比とも呼ばれます。この数値は、消費された単位燃料あたりに生成される推力の量である比推力に反比例します。
推力エンジン（ターボジェット、ターボファン、ラムジェット、ロケットなど）のTSFCまたはSFCは、一定期間に正味推力を供給するために必要な燃料の質量で、lb/(h·lbf)（1時間あたりの燃料ポンド数-推力ポンド）またはg/(s·kN)（1秒あたりの燃料グラム数-キロニュートン）などです。燃料の測定には、温度に依存しないため、体積（ガロンまたはリットル）ではなく燃料の質量が使用されます。[1]
空気吸入式ジェットエンジンの最高効率時の燃料消費量は、排気速度にほぼ比例します。速度が大きく異なる航空機の場合、1マイルあたりまたは1キロメートルあたりの燃料消費量を比較する方が適切です。 [要出典]また、推力比燃料消費量を速度で割った値である出力比燃料消費量も存在します。これは、1時間あたり1馬力あたりのポンドという単位で表されることがあります。
SFCの重要性
SFC はエンジンの設計に依存しますが、同じ基本技術を使用する異なるエンジン間の SFC の差は非常に小さい傾向があります。ジェット エンジンの全体的な圧力比が増加すると、SFC が減少する傾向があります。
実際の用途では、特定のエンジン設計の燃料効率をその特定の用途で決定する上で、他の要因が通常非常に重要になります。たとえば、航空機では、タービン (ジェットおよびターボプロップ) エンジンは、通常、同等のパワーを持つピストン エンジン設計よりもはるかに小型で軽量です。この 2 つの特性により、飛行機の抗力レベルが下がり、航空機を動かすために必要な電力量が減ります。したがって、タービンは、以下の表を単純に見ただけではわからないほど、航空機の推進力として効率的です。
SFC は、スロットル設定、高度、気候によって変化します。ジェット エンジンの場合、飛行速度も重要な要素です。飛行速度は、ジェットの排気速度に反作用します (航空機が排気速度とまったく同じ速度で飛行する人工的で極端なケースでは、ジェットの正味推力がゼロに近くなるのは容易に想像できます)。さらに、仕事は力 (つまり推力) と距離の積であるため、機械力は力と速度の積です。したがって、公称 SFC は燃料効率の便利な指標ですが、異なる速度のエンジンを比較する場合は速度で割る必要があります。
例えば、コンコルドは時速 1354 マイル、つまり 1 時間あたり 715 万フィートで巡航し、そのエンジンの SFC は 1.195 lb/(lbf·h) でした (下記参照)。これは、エンジンが燃料 1 ポンドあたり 598 万フィートポンド(17.9 MJ/kg) を移動したことを意味します。これは、時速 570 マイルで飛行する亜音速航空機の SFC 0.50 lb/(lbf·h) に相当し、これは現代のエンジンよりも優れています。コンコルドで使用されたオリンパス 593 は、世界で最も効率的なジェット エンジンでした。[2] [3]しかし、コンコルドは最終的に機体が重くなり、超音速であるため空気力学的に効率的ではなく、つまり揚力対抗力比がはるかに低くなります。一般に、顧客にとっては、完成した航空機の総燃料燃焼の方がはるかに重要です。
ユニット
推力エンジンのSFCの典型的な値
次の表は、巡航時にほぼ使用される80%スロットルで稼働し、最小SFCを実現する場合のいくつかのエンジンの効率を示しています。効率は、飛行機を推進するパワーの量をエネルギー消費率で割ったものです。パワーは推力×速度に等しいため、効率は次のように表されます。
ここで、V は速度、h は燃料の単位質量あたりのエネルギー量です (ここでは高い方の発熱量が使用され、速度が速い場合は燃料または推進剤の運動エネルギーが大きくなるため、考慮する必要があります)。
参照
- ブレーキ比燃料消費量 – 内燃機関の燃料効率の指標
- 単位質量あたりのエネルギー – 体積あたりのエネルギー
- 比推力 – 燃料量あたりの速度の変化
- 車両メトリクス – さまざまな車両の相対的な能力を示すメトリクス
注記
- ^ トレント700より10%優れている
- ^ トレント700より10%優れている
- ^ オリジナルのトレントエンジンに比べて15パーセントの燃費向上
参考文献
- ^ 燃料消費率。
- ^ 超音速の夢
- ^ 「ターボファンエンジン」Wayback Machineで 2015-04-18 にアーカイブされました、5 ページ目。SRM科学技術研究所、航空宇宙工学部
- ^ 「NK33」。宇宙百科事典。
- ^ 「SSME」。宇宙百科事典。
- ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa ab ac ad ae af ag Nathan Meier (2005年3月21日). “Military Turbojet/Turbofan Specifications”. 2021年2月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ ab 「Flanker」。AIR International Magazine。2017年3月23日。
- ^ ab 「EJ200 ターボファンエンジン」(PDF) . MTUエアロエンジン。 2016 年 4 月。
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- ^ 「Purdue School of Aeronautics and Astronautics Propulsion Web Page - TFE731」.
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- ^ Ilan Kroo. 「Specific Fuel Consumption and Overall Efficiency」.航空機設計: 統合と分析. スタンフォード大学. 2016年11月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。
外部リンク
- GE CF6 ウェブサイト 2011-09-04 にWayback Machineでアーカイブされました
- NASAクルーズSFC対年
- SFC by Engine/Mfg 2019-06-27 にWayback Machineでアーカイブ