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TechnoEncyclopedia
飛行機が空を飛ぶ理由
「なぜ飛行機は飛べるのだろう?」 そう思ったことはありませんか?
 
その理由は実は、「翼」と「空気」にあります。
 
飛行機の翼は上の部分が膨らんだ形をしています。
 
翼の上側の空気の流れは速く(密度が薄く)、下側の空気の流れが遅く(密度が濃く)なるようにするため、このような形をしています。

翼の上と下で空気の密度に差ができることで下側の空気が濃度の薄い上側の空気を補おうと上へ上へと上がろうとします。これが飛行機を浮かせる力(揚力)となるのです。
 
飛行機が空を飛ぶ理由
 
 
「揚力」とは、紙に思い切り息を吹きかけると、紙が浮き上がってくる、あの力のことです。この揚力は、飛行機の速度が速ければ速いほど大きくなり、飛行機は空を飛べるのです。
飛行機が空を飛ぶ理由
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ジェットエンジンはどんな働きをするの?
ジェットエンジンとは飛行機に搭載されている原動機(エンジン)のことで、飛行機を前進させるために使われます。

ジェットを発生させるエンジンなので「ジェットエンジン」と呼びます。
 
また、プロペラエンジンが、入り口の空気をそのまま押し出すのに対して、ジェットエンジンは内部で燃焼して膨張したガスを噴出するので、より高速に進むことができます。その推力は、飛行機を音の速さの約3倍、時速3,600 kmのスピードで飛行させることも可能です。
ジェットエンジンって何?
ジェットエンジンは、前方から空気を吸い込んで、空気を圧縮、そこに燃料を吹き込んで燃焼ガスを作り、それを勢い良く後方に噴射して、その反作用の力で飛行機を前進させています。
 
ジェットエンジンの力で飛行機が速いスピードで前進すると、翼には空気によって浮かび上がる力(揚力)が発生します。

この「揚力」と「反作用の力」で、飛行機は大空を飛び回ることができるのです。
ジェットエンジンはどんな働きをするの?
ジェットエンジンはどんな働きをするの?
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ジェットエンジンのしくみ
エンジンにはピストンを使うピストン・エンジンと、回転機械を使うタービン・エンジンがあります。タービン・エンジンを航空機に搭載するとジェットエンジンと呼び、陸上や船舶に使う場合、ガスタービンと呼んでいます。
 
ジェットエンジンもピストン・エンジンも、吸気、圧縮、燃焼、排気の4つの作業を行っています。ただし、ピストン・エンジンは、1つの部屋で4つの作業を順番に行うため、力を出す燃焼は4回に1回しかできません。これに対して、ジェットエンジンでは、それぞれ専用の4つの部屋で同時に各々決められた作業を連続的に行うことができるため、力を出す燃焼も連続して行われ、小型でも高出力が得られるのです。
ジェットエンジンのしくみ
 
ジェットエンジンが吸気、圧縮、燃焼、排気の4つの作業を行う様子を、順を追って見ていきましょう。
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ジェットエンジンの種類
ジェットエンジンは大別して4種類あり、用途に応じて使い分けています。
ターボジェット・エンジン
自力で吸い込んだ空気をすべて圧縮して燃焼させ、排気口から勢いよく噴射させることで高い推力を発生させています。主に戦闘機などの、高速スピードを優先する航空機に使われています。
 
ターボジェット
ターボファン・エンジン
ターボジェット・エンジンの空気取入口にファンを取り付けたエンジンをターボファン・エンジンと言います。燃費が良く騒音を抑えられるため、ジェット旅客機や大型輸送機に使われています。
 
ターボファン
ターボプロップ・エンジン
ターボジェット・エンジンの回転軸をさらに前方に伸ばし、回転軸に減速装置を取り付け、プロペラを回転しているのがターボプロップ・エンジンです。燃費に優れ、長時間飛行できる特性を持っています。中小型旅客機に用いられます。

ターボプロップ
ターボシャフト・エンジン
ターボジェット・エンジンに独立したタービンを最後尾に追加して、その回転シャフトを後方に取り出しているのがターボシャフト・エンジンです。ヘリコプターに多く使われています。

ターボシャフト
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豆知識
■日本初のジェットエンジン「ネ20」
1944年日本海軍はピストン・エンジンに代わるタービンロケット(ジェットエンジン)の開発を進めていました。しかし、推力と寿命の問題をどうしても克服できずに悩んでいた時、ドイツから持ち帰ったジェットエンジンのたった1枚の小さな断面図を見た海軍は、そこに問題解決のヒントを見抜いたのです。それからわずか6カ月余りで初の国産ジェットエンジン「ネ20」が組み立てられ、さらに多くの人たちの協力を得て完成したのです。
 
太平洋戦争末期の1945年8月7日、日本が初めて開発したジェット戦闘機「橘花」に「ネ20」を搭載して松根油とガソリンの混合油を燃料に、千葉県木更津基地の飛行場を離陸、東京湾上空を高度600m、12分間の初飛行に成功しました。日本は世界で初めてバイオ燃料を使ってジェットエンジンを回し、初飛行に成功していたのです。
 
名前の「ネ20」とは、太平洋戦争当時、海軍はジェットエンジンと言う代わりに、これを日本語に置き換え「燃焼ロケット、あるいは燃焼噴射推進機」と言っていました。その“ね”を取って付けたものです。
 
その約1週間後の8月15日に終戦を迎え、当時完成した「ネ20」はことごとく破壊されてしまい、一時は『幻のジェットエンジン』となりました、1961年米国の大学で存在が確認され、その大学の好意で、現在はIHIの史料館で保全されています。
次世代超音速輸送機.
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豆知識
■最新鋭の大型ターボファンエンジン「GEnx」
IHIが開発に参画している最新型大型ターボファンエンジン「GEnx」は、米国ボーイング社の次世代航空機「B787」(250席クラスの中型機)ドリームライナーや、「B747−8」(500席クラスの大型機)へ搭載されます。

このエンジンは同クラスの競合機種と比べて最も燃費が良く、静かなエンジンとなっており、最新の技術が導入されています。
 
「GEnx」エンジンを搭載したB787やB747−8が世界中の空を飛び回る日も、すぐそこまできています。(開発者インタビューはこちら)
次世代超音速輸送機.
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ジェットエンジンの関連技術
コージェネレーションシステム
IHIでは、ジェットエンジンを転用したガスタービンコージェネレーションシステムを提供しています。これはガスタービンで発電し、同時に生まれる熱で蒸気をつくり、電気と熱を併せて供給するシステムです。

一般の発電所に比べエネルギー効率が極めて高く、大量の電気や熱を必要とするビルや工場に導入すれば、省エネやCO2の削減が期待できます。また、発生した熱(蒸気)に余剰が生じてしまう場合、それをガスタービンに噴射して出力をアップできる、いわゆる熱電可変システム「IHI-FLECS」を独自に開発。エネルギーをムダにしないコージェネレーションシステムで地球環境保全の一翼を担います。

このように、先進のジェットエンジン技術は、高温・高圧に耐えられるという特性により、都市や空など、様々な場面で活かされているのです。
コージェネレーションシステム
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ジェットエンジン
・飛行機が空を飛ぶ理由
・ジェットエンジンはどんな働きをするの?
・ ジェットエンジンのしくみ
・ジェットエンジンの種類
・ジェットエンジン豆知識1
・ジェットエンジン豆知識2
・ジェットエンジンの関連技術