航空機に使われるエンジンの種類
ほとんどの航空機には、何らかの形で空気を吸い込むジェットエンジンが搭載されています。 このエンジンは、空気を吸い込み、圧縮、燃焼、排出することで推力を発生させるシステムです。 この推力は、高圧の排気や、外部の部品を駆動する回転するタービンブレードから得られる場合があります。
最も一般的な航空機用エンジンの設計はガスタービンです。 ガスタービンエンジンは空気を吸い込み、燃料と混ぜて点火し、高温で膨張するガスを発生させます。 このガスの膨張エネルギーでタービンを回し、プロペラやファンなどのエンジン部品を駆動させます。
Turbofan:
ターボファンエンジンは、大きな推進力と高い燃料効率を提供するため、民間ジェット旅客機の最も一般的なエンジンです。
この吸入空気の一部は燃焼のためにエンジンコアに導かれ、一部はノズルから直接排出されるために燃焼器の周りに迂回される。
ターボファンエンジンの種類
ターボファンエンジンは、バイパスされる空気の割合によって2種類に分類される。
- ハイバイパスターボファンエンジンは、燃焼器周辺の空気をほとんど迂回させて、直接ノズルから推力となる排気として排出します。
- ローバイパスターボファンエンジンは、様々なエンジンステージを通してより多くの吸気を流し、燃焼によって大きな推力を生み出すが、より多くの燃料も消費する。 航空用のガスタービンの先駆けである。 ターボジェットは、圧縮機に直接空気を吸い込み、高温の空気はすべて燃焼器とタービンの段階を経て、推進ノズルから排出される。 ターボジェットエンジンは比較的シンプルでコンパクトな設計ですが、ハイバイパスターボファンのような燃料効率や騒音低減のメリットはありません。
Turboprop:
ターボプロップエンジンは、基本的にターボジェットにプロペラを取り付けたものです。 吸入空気は圧縮機と燃焼室を通り、燃焼したガスでタービンを回転させる。 タービンの軸はエンジン外部のプロペラに接続され、プロペラが回転することで推力が発生し、飛行機を前進させる。 このジェットエンジンのプロペラ出力と推力出力は、最適なバランスで調整されている。
面白い事実: 世界最大のターボプロップ機、アントノフ An-22は、トルクのバランスをとるために反対方向に回転する4対のプロペラで動いています。
Turboshaft:
ターボシャフトエンジンは、気流を利用して回転するタービンを駆動し、動力を発生させるという点ではターボプロップと同じです。 ターボプロップはプロペラを直接回転させて推力を発生させるが、ターボシャフトは通常トランスミッションを駆動させ、その結果航空機に動力を与えるという点が大きな違いである。 ターボシャフト・エンジンはヘリコプターに最も多く搭載されており、タービン・シャフトはヘリコプターのローターを動かすトランスミッションに接続されている。
ラムジェットとスクラムジェット
ラムジェットは空気を吸い込む燃焼エンジンだが、回転するブレードや可動部がないのがガスタービンと異なる点だ。 圧縮、燃焼、排気の原理は同じですが、空気を圧縮するために航空機の前進運動のみに依存するのがラムジェットです。 ラムジェットは低速では非効率ですが、航空機を超音速まで加速することができるため、戦闘機やミサイルによく使われています。 NASA はスクラム ジェットを使用して無人飛行機を時速 7,000 マイル近くまで加速させ、音速の 10 倍という世界記録を樹立しました。 このような場合、「DualBIOS™」を使用することで、より安定した動作が可能となります。 複雑でパワフルなだけでなく、ジェットエンジンは非常に信頼性が高く、毎日何百万人もの乗客を安全に目的地まで送り届けることができるのです。
レーザーピーニングは、さまざまな種類の航空機エンジンの性能と信頼性において重要な役割を果たし、エンジニアが最大限の安全性を確保しながら限界を超えることを可能にします。 すべてのガスタービンエンジンは、高速回転するブレードで金属疲労または応力亀裂の影響を受けやすい。 エンジンの運転中にブレードが1枚でも破損すると、システム全体が損傷したり機能しなくなったりして、航空機や乗客、乗員を危険にさらすことになる。 金属疲労は、いくつかの有名な航空災害で致命的な役割を果たし、ブレードの故障は、オーストラリアの海岸でファンブレードが破損し激しい揺れに耐えた2017年6月のこのエアアジア便のように、多くの恐ろしい状況の原因となっています。
幸いにも、レーザーピーニングでは優れた金属強化が行われ、部品の故障リスクを大幅に軽減させることが可能です。 レーザーピーニングは疲労亀裂を抑制し、亀裂の伝播を大幅に遅らせ、より安全で堅牢な部品を製造し、より長い耐用年数を実現します。
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