多軸式圧縮機

多軸式圧縮機

多軸式圧縮機とは、同軸上に配置された複数の異なる駆動軸によって作動する圧縮機を指します。複軸式とも呼ばれ、駆動軸の数に応じて2軸式や3軸式が存在します。空気は通常、エアインテイク側から低圧圧縮機、高圧圧縮機（3軸式の場合は中間に中圧圧縮機）の順に圧縮されます。

主に軸流式圧縮機で利用されます。遠心式圧縮機では多段化の必要性が少ないため採用例は限られますが、軸流式と遠心式を組み合わせた場合は、それぞれの駆動軸が異なることがあります。

歴史

多軸式圧縮機の歴史は意外と古く、1945年にはドイツで世界初のターボジェットエンジンJumo 004の発展型として、2軸式のJumo 012が開発されました。実機は完成しませんでしたが、戦後、アメリカやソビエト連邦がドイツの技術者や資料を確保し、ジェットエンジンの発展に活用しました。

1950年代までは単軸式が主流でしたが、徐々に多軸化が進みました。当初は超音速機には単軸式が最適と考えられていましたが、後に2軸式の方が優れていると認識されるようになり、軍用・民間用を問わず1960年代には多軸式が主流となりました。一方で、ソビエト連邦ではターボファンエンジンの開発・実用化が進んだものの、しばらくは単軸式が開発され続け、Tu-144には単軸ターボジェットエンジンが搭載されました。

特徴

利点

低圧圧縮機が低回転で済むため、サージングを抑制しやすい。
圧縮効率が向上し、段数を削減できる。
全長が短縮され、軽量化される。
燃費が向上する。
離着陸時の低速域で効果が大きく、滑走距離を短縮できる。
可変ステーターが不要になりやすく、エンジン外周の構造が簡素化され、重量が軽減される。
低圧圧縮機（ファン）と高圧圧縮機の直径に大きな差がある高バイパス比ターボファンにおいて有利。
設計の自由度が向上し、多様な出力要求に応じてコンポーネントの流用が可能になり、ファミリー化が容易になる。

欠点

高圧軸の中空部分に低圧軸を通すため、ローターやタービンの構造が複雑になり、生産性や整備性が低下する。
各軸の回転数が異なるため、回転計と出力の相関関係が低くなる。

特に3軸式の場合、これらの欠点が顕著になります。

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