航空機用エンジンにおける推力式単排気管の構造と効果

推力式単排気管（すいりょくしきたんはいきかん）とは、飛行機のレシプロエンジンにおいて、排気の運動エネルギーをそのまま機体の推進力（推力）として利用するために設計された排気管の形式である。

戦間期にドイツで初めて開発され、実際に機体の速度向上が確認されて以降、第二次世界大戦期にかけて各国で広く採用されるようになった。

技術的特徴と効果

排気噴流をそのまま推力化する手法は、排気タービン過給や出力回収タービンといった複雑なシステムと比較して非常にシンプルかつ手軽であった。シリンダーの排気口に対して単排気管の出口面積を適度に絞り、平べったく潰す形状などが取られ、特に高高度や高速飛行時ほど効果が高まる特性を持つ。

複数の気筒からの排気をまとめる集合排気管と比較した場合、気筒背圧が低く抑えられるため、排気および吸入の効率が向上し、エンジン出力そのものが増加することが確認されている。一方で、排気管を長く伸ばしすぎると背圧が上がって出力を損なうため、単発機などではレイアウト上の工夫がなされた。

運用上の利点と実例

夜間飛行の際には、集合排気管で見られるような長い排気炎や眩惑を防ぐ効果があり、排気炎が目立たない利点があった。また、被弾時などに漏れ出た燃料が引火する危険性が集合排気管よりも低いとされていた。

実際の機体では、ドイツの戦闘機であるFw 190や、日本海軍の零式艦上戦闘機（52型以降）および五式戦闘機などで採用された。イギリス軍においても鹵獲機を参考にしたシーフューリーなどで採用例が見られ、導入された機体では一定の速度向上効果が記録されている。