ギヤードターボファンエンジン

ギヤードターボファンエンジン（GTF）

ギヤードターボファンエンジン（Geared Turbo Fan Engine、GTF）は、ジェットエンジンの一種である。従来のターボファンエンジンの改良型であり、その特徴はファンを減速して回転させるために遊星歯車機構を利用している点にある。このエンジンは、ファンと低圧圧縮機の間に減速ギアボックスを配置した構造を持ち、ターボプロップエンジンのプロペラをダクテッドファンに置き換えた形態とも言える。こうした特徴から、ターボファンエンジンとターボプロップエンジンの中間的な特性を持っているといえる。

概要

一般的にターボファンエンジンは、ファンの直径を大きくし、バイパス比を増加させることで燃費の向上を図る。しかし、ファンのサイズを極端に大きくすると、ファンブレードの先端の周速が音速に達し、造波抗力によって大きな損失が生じる。そのため、ファンと直結している低圧圧縮機及び低圧タービンの回転速度を下げることには限界がある。ファンが最適な速度で動作するには、低圧圧縮機と低圧タービンの回転数を調整する必要があるが、これは圧縮効率の低下を招いてしまう。

ギヤードターボファンエンジンの基本的な考え方は、遊星歯車機構を用いてファン軸と低圧圧縮機軸のギア比を調整し、両者を最適な回転数で運転できるようにすることである。これにより、ファンと低圧圧縮機が効率的な回転数で動作し、結果として低圧圧縮機と低圧タービンの段数、部品数および重量を軽減できる。

また、大径ファンを低回転で動作させ、高バイパス比を実現することで、燃費の向上だけでなく騒音の低減も可能となる。実際、ギヤードターボファンエンジンであるハネウェルのALF 502を搭載したBAe 146は、現代においても静粛性に優れた民間航空機の一つであり、ロンドン・シティ空港などへの運航に適している。ファンの翼端速度を制御することで、騒音の大部分を低減できるため、従来のターボファンエンジンに比べて騒音問題が大きく改善されている。

ただし、ギヤードターボファンエンジンでは、一部エネルギーが歯車機構の伝達ロスにより熱として失われる。また、タービンと圧縮機の段数を減少させることで軽量化や製造コストの削減、信頼性の向上が期待できるが、減速機構の追加によってその利益が相殺される可能性もある。

代表的なギヤードターボファンエンジン

• - アスタファン
• - アスピン
• - スーパーファン: エアバスA340に対するV2500の派生型として1987年から1992年にかけて検討。
• - ALF 502/LF 507
• - DGEN 380
• - PW1000G
• - PD-14ターボファン系列（PD-18R/PD-24/PD-28/PD-35）
• - PD-30: NK-32のコアをベースに開発中。
• - M45SD: 都心の空港向けの超静粛エンジン技術の実証用として設計された。
• - TFE731

参考文献・関連項目

ギヤードターボファンエンジンに関するさらなる情報は、航空実用事典や関連リンクを参照してください。この技術は フライトの効率性と静粛性を両立させるため、航空業界でますます重要な役割を果たしています。

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