航空工学

航空用エンジンの構造と分類

航空用エンジンの構造と分類
航空機の飛行に不可欠な航空用エンジンの基本構造、レシプロやジェットなどの分類、歴史について詳しく解説します。

📌 主なポイント

  • 航空用エンジンは、航空機の飛行に必要な推力を生み出す動力源である。
  • 信頼性や重量あたりの出力(パワーウェイトレシオ)が非常に重視される。
  • 大別してピストンを利用するレシプロエンジンと、タービンを利用するガスタービンエンジンが存在する。

航空用エンジン(こうくうようエンジン)とは、航空機に搭載され、飛行に必要な推力を生み出すエンジンの総称である。「航空エンジン」とも呼ばれ、英語では主に "aircraft engine" または "aero engine" と称される。

概要

基本的な機構は自動車や船舶用と同等であるが、飛行機は上空でエンジンが停止すると高度を維持できなくなるため、新規性よりも極めて高い信頼性が求められる。また、重量が性能を大きく左右するため、パワーウェイトレシオや推力重量比、燃料消費率が重視される。旅客機においては周辺環境への騒音軽減も重要な設計要件となる。

分類

作動流体の種類、圧縮方式、推力を発生させる流体によって以下のように分類される。

  • レシプロエンジン:ピストンの往復運動によって混合気を圧縮・燃焼させる。
  • ガスタービンエンジン:タービンで駆動する圧縮機により空気を圧縮して燃焼させる方式の総称(ターボジェット、ターボファン、ターボプロップ、ターボシャフトなど)。
  • その他:ラムジェット、パルスジェット、ロケットエンジン、電動機など。

歴史

動力付き航空機の黎明期には蒸気機関やガスエンジン、ガソリンを燃料としたピストンエンジンが用いられた。1903年にはライト兄弟が自製の内燃機関を搭載したライトフライヤー号で初飛行に成功した。第二次世界大戦を経て軍用機向けの高出力レシプロエンジンが発達したほか、1939年にはドイツのハインケルHe 178によってターボジェットエンジンによる初の飛行が成功裏に達成された。

よくある質問

航空用エンジンに最も求められる要素は何ですか?
飛行中に停止すると墜落に直結するため、革新的な技術よりも極めて高い信頼性が最重要視されます。
ジェットエンジンなどのタービン系エンジンにはどのようなものがありますか?
ターボジェットエンジン、ターボファンエンジン、ターボプロップエンジン、ターボシャフトエンジンなどが含まれます。

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参考文献

全日本空輸 (ANA) “飛行機用エンジンの3大メーカー☆”. Facebook. 2021年2月12日閲覧。