ジェットエンジンの仕組み

ジェットエンジンは航空業界の主役になりました。
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現代の航空は、ジェットエンジンによって成功したといえるのです。 この技術はもともと、第二次世界大戦での軍事利用のために1930年代後半から1940年代前半にかけて開発されましたが、それ以来、旅客機革命の原動力となったのです。

ジェットエンジンにはさまざまな種類がありますが、旅客機で最もよく使われているのはターボファン(タービンとファンを含むため)と呼ばれるものです。

では、この驚異的な工学はどのように機能するのでしょうか。

最も単純なレベルでは、ジェットエンジンの仕組みは、「吸う、絞る、叩く、吹く」のわずか4語に集約されます。 それが何を意味するのか分解してみましょう。

Follow the air: ファン、コンプレッサー、燃焼室、タービンを通る空気の流れが、ジェットエンジンを動かします。
Ivcandy / Getty

Suck

ジェットエンジンを見て最初に気づくのは、前部が巨大な多数の羽根を持つファンになっていて、いわゆるインテークの中にあるということでしょう。 この羽根はプロペラや扇風機の羽根とまったく同じ働きをし、空気を吸い込み、高速で反対側に押し出す。 しかし、ジェットエンジンのファンは、卓上扇風機よりも多くのブレードを持っています。 このファンは、ステロイドのプロペラだと考えてください。

最近のジェットエンジンでは、ファンだけでエンジンの推力、つまり「押す力」の90%まで発生させることができるのです。 残りの10%はどこから来るのかを知るためには、空気の旅を追い続けなければならないのです。 ファンで吸い込まれた空気は、一部がエンジンの周りに押し出されるだけでなく、コンプレッサーと呼ばれるところにファンネルで送り込まれる。 ここでは、小さな羽根をつけた円盤がたくさん回転しながら、どんどん小さくなっていく筒の中で空気を押し流す。

Bang

熱狂的なファンのために、楽しいことが始まる場所があります。 燃料は圧縮された空気に加えられ、非常に揮発性の高い混合物となり、単純な火花で燃焼させることができます。 これが燃焼室で起こることで、燃料と空気の混合物を噴射して点火し、空気を急速に膨張させてエンジンの残りの推力を発生させるのです。

ブロー

燃焼中の空気の急激な膨張により、大量の圧力が発生し、その圧力は出口を見つける必要がある。 ジェットエンジンの出口は、膨張するガスの力で回転する円盤状の羽根がたくさんついた別の管の先端にある。 この部分がタービンと呼ばれるものです。 タービンの先で、ガスは高速でエンジンから抜け出し、エンジンには反対方向の力が働く。 (ニュートンの第三法則:すべての作用には、等しく反対の反作用がある)に合致している。

現代のジェットエンジンの巧妙なところは、吸気ファン、コンプレッサー、燃焼室、タービンが、エンジン内部を走る1本のシャフトでつながっていることである。 そのため、膨張するガスが後部のタービンを回転させると、前部のファンを回転させるのに役立ち、プロセスを継続させ、より多くの推力を発生させることができるのです。

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