入ってくる空気はジェット エンジンのさまざまなシステム内でどのように送られるのでしょうか?

Jul 09, 2023

流入する空気は、エンジン内のさまざまなジェット流によって特徴付けられます。

ジェット エンジンは、入ってくる空気を一連のコンプレッサーで圧縮し、燃焼室内で霧化された燃料と混合することによって動作します。 燃料と空気の混合物が点火、膨張し、排気口から放出されて推力が発生します。 別のより大きな空気流は、圧縮も点火もされずにバイパス流を通過するだけです。

バイパス比は、エンジンコアをバイパスする空気の質量流量（二次流）とエンジンのコアに入る空気の質量流量（一次流）との比です。 3 番目の流れである寄生空気流 (ブリードエア) はコンプレッサーから流れ、燃焼室の外側でさまざまなシステムの冷却と加圧に使用されます。 この記事では、ジェット エンジン内の 3 つの空気の流れについて説明します。

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ファンから入った空気は、高圧 (HP) コンプレッサーに入る前に、一連の低圧 (LP) 圧縮ステージ (ブースター) に入ります。 圧縮の各段階は、回転コンポーネントと静止コンポーネントで構成されます。 空気は各段階を通過する際に圧縮され、調整されます。 圧力（および温度）が上昇すると、空気の速度は低下します。

LP コンプレッサーからの空気は、インレット ガイド ベーン (IGV) を通って HP コンプレッサーに誘導され、回転によって生じる残留乱流を低減します。 高温の加圧空気は加圧燃料と混合されて燃焼します。 高温ガスは膨張し、エネルギーを HP および LP タービンに伝達します。 エンジンの排気を通じて空気が存在し、推力が発生します。

寄生空気は、エンジンの内部コンポーネントの加圧と冷却に使用されます。 一次流からの抽気は、サンプ、バルブ、その他の内部システムの加圧に使用されます。 寄生空気は、サンプやタービンブレードやノズルなどの高温部品の冷却にも使用されます。

空気はすでに約 930 °F (500 °C) に加熱されていますが、燃焼器内およびその周囲の温度 (約 2,730 °F/1,500 °C) よりも比較的低いことは注目に値します。

寄生空気は、客室の加圧、空調、その他の内部システムにも使用されます。 また、エンジン入口防氷システムおよび航空機翼防氷システムに温風を供給します。 特に、圧縮セクションから取り出される空気の量は、エンジン効率に悪影響を及ぼします。 ただし、ブリードエアは多数のバルブを通じて正確に制御され、重要なエンジンおよび航空機システムに供給されます。

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二次空気流は、エンジン コアをバイパスしてエンジンの外側を流れ、エンジン推力の大部分を提供します。 ファンからの流入空気は、回転ファンからの遠心力の影響を最小限に抑えるために、アウトレット ガイド ベーン (OGV) を通って送られます。 二次空気の流れは、エンジン全体を外部から冷却しながら、エンジンの騒音を最小限に抑えます。

二次空気の一部は、タービンシュラウドとケースのさらなる冷却に使用されます。 タービンのコンポーネントは、温度の変化により膨張および収縮します。 その結果、ケースとブレードの間のクリアランスが変化し、エンジンの効率に影響を与えます。 二次空気はタービンケースに取り付けられたアクティブクリアランス制御ラインに送られ、飛行のすべての段階でブレードクリアランスを最適化します。

二次空気の温度は航空機の高度に大きく依存するため、空気の質量流量はクリアランス制御バルブによって制御されます。 二次空気は、コアコンパートメントや点火システムの冷却など、他の外部コンポーネントにも使用されます。

ジェットエンジン内のさまざまな空気の流れについてどう思いますか? コメント欄でお知らせください。

ライター - オマールは航空愛好家であり、博士号を取得しています。 航空宇宙工学の博士号を取得。 オマール氏は長年にわたる技術および研究の経験を活かし、研究に基づいた航空実務に注力することを目指しています。 仕事とは別に、オマールは旅行、航空現場の訪問、飛行機の観察に情熱を持っています。 カナダのバンクーバーに拠点を置く