ターボシャフト

ターボシャフトエンジンは、ジェット推力ではなく軸馬力を生成するように最適化されたガスタービンの一種です。概念的には、ターボシャフト エンジンはターボジェットに非常に似ていますが、タービンの膨張によって排気から熱エネルギーを抽出し、それを出力軸動力に変換します。ターボシャフト エンジンはターボプロップにさらに似ており、わずかな違いしかありません。1 つのエンジンが両方の形式で販売されることがよくあります。

ターボシャフト エンジンは、持続的な高出力、高信頼性、小型、軽量が求められる用途でよく使用されます。これには、ヘリコプター、補助動力装置、ボート、船舶、戦車、ホバークラフト、固定装置などが含まれます。

ターボシャフト エンジンは、2 つの主要な部品アセンブリ、「ガス ジェネレータ」と「パワー セクション」で構成されます。ガス ジェネレータは、コンプレッサー、点火装置と燃料ノズルを備えた燃焼室、および 1 つ以上のタービンステージで構成されます。パワー セクションは、追加のタービン ステージ、ギア減速システム、およびシャフト出力で構成されます。ガス ジェネレータは、パワー セクションを駆動するための高温の膨張ガスを生成します。設計に応じて、エンジン アクセサリは、ガス ジェネレータまたはパワー セクションのいずれかによって駆動されます。

ほとんどの設計では、ガス ジェネレータとパワー セクションは機械的に分離されており、それぞれが状況に適した異なる速度で回転できます。これを「フリー パワー タービン」と呼びます。フリー パワー タービンは、車両にとって非常に便利な設計機能です。複雑な多段変速機やクラッチの重量とコストを削減できるためです。

ターボシャフト原理の珍しい例としては、STOVLロッキードF-35BライトニングII用のプラット・アンド・ホイットニーF135 -PW-600ターボファンエンジンがあります。通常モードではターボファンとして動作しますが、ロールスロイスリフトシステムに電力を供給するときは、部分的にターボシャフトモードに切り替わり、シャフトを通じて29,000馬力を前方に送ります^[1]。また、部分的にターボファンモードに切り替わり、メインエンジンのファンと後部ノズルに推力を送り続けます。

大型ヘリコプターは2基または3基のターボシャフトエンジンを使用する。ミル・ミ-26は11,400馬力のロタレフD-136を2基搭載している^[2]一方、シコルスキーCH-53Eスーパースタリオンは4,380馬力のゼネラルエレクトリックT64を3基搭載している^[3]。

装甲戦闘車両用に検討された最初のガスタービンエンジンは、BMW 003ターボジェットをベースにしたGT 101で、 1944年半ばにパンター戦車でテストされました。 ^{[4] [要ページ]}回転翼航空機 用の最初のターボシャフトエンジンは、創設者ジョセフ・シドロウスキーが率いるフランスのエンジン会社ターボメカによって製造されました。 1948年、同社はフランスで設計された最初のタービンエンジン、100馬力の782を製造しました。 もともと補助動力装置として考えられたが、すぐに航空機の推進に採用され、1950年代にはターボシャフト駆動ヘリコプターの動力装置としてニッチな市場を見つけました。 1950年、ターボメカは782の研究成果を使用して、より大型の280馬力のアルトゥーストを開発し、これはアエロスパシアル・アルエットIIやその他のヘリコプターで広く使用されました。^[5]これは1951年12月11日にカマンK-225シンクロプターにボーイングT50ターボシャフトエンジンを試験的に搭載し、世界初のターボシャフトエンジン搭載ヘリコプターとして飛行したことに続くものであった。^[6]

1976 年にソ連軍に配備された T-80 戦車は、ガスタービンを主エンジンとして使用した最初の戦車でした。1980 年以降、米国陸軍は、ガスタービン エンジンを搭載したM1 エイブラムス戦車を運用しています(ほとんどの戦車は往復ピストン ディーゼル エンジンを使用しています)。スウェーデンのStridsvagn 103は、主ピストン エンジンの性能を増強するために、高馬力の補助的な「スプリント」エンジンとしてガスタービンを使用した最初の戦車でした。これらすべての戦車に使用されているターボシャフト エンジンは、置き換えまたは補完するピストン エンジンよりも部品数が大幅に少なく、機械的に信頼性が高く、外部の騒音が少なく、ガソリン、ディーゼル燃料、航空燃料など、事実上すべての燃料で動作します。ただし、ターボシャフト エンジンは、現代の主力戦車の大半で使用されているディーゼル エンジンよりも燃料消費量が大幅に多くなります。

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