XF9 (エンジン)

XF9ターボファンエンジンの概要

XF9は、防衛省技術研究本部（現在の防衛装備庁）とIHIが共同で開発を進めている、低バイパス比ターボファンエンジンです。このエンジンの開発は、未来の戦闘機に向けた計画の一部として進められています。XF9の研究開発は、2008年度までのXF5エンジンの成果を基に、2010年から開始されました。

コンセプト

XF9の基本的なコンセプトは「スリム化」と「大出力」です。このコンセプトにより、エンジンをスリムながら該当する高出力を実現し、それによって燃料や兵装などの搭載量を増やすことを目的としています。このような設計思想は「ハイパワー・スリム・エンジン」と称され、2010年に発表された「将来の戦闘機に関する研究開発ビジョン」の中で、コンセプト機「i3 FIGHTER」のエンジンとしても示されています。

開発の進行状況

XF9の開発は、複数の段階的な研究計画を通じて進められています。

• - 2010年から2015年：次世代エンジンの構成要素についての研究が行われ、コア部分の高温燃焼装置やタービン、軽量圧縮機などの開発が進められました。
• - 2013年から2017年：戦闘機エンジン要素の研究が続き、コア部の技術に加えファンや低圧タービンの研究が行われました。
• - 2015年から2019年：これらの技術を統合し、戦闘機用エンジンシステムの研究が進められました。

2018年6月には初期のプロトタイプであるXF9-1が防衛装備庁に納入され、その後の性能確認試験は2020年7月まで行われました。2019年4月には、最大推力確認試験の様子が公開され、多くの関心を集めました。

技術的特徴

サイズと推力

XF9-1のサイズは、F-15戦闘機に装備されるプラット・アンド・ホイットニー社製のF100エンジンと類似しており、戦闘機エンジンの中でも特に大型です。その推力はF-22戦闘機に使用されているF119エンジンに匹敵します。断面積あたりの推力もF-2戦闘機のゼネラル・エレクトリックF110よりも3割ほど高いとされています。また、XF9-1の推力達成までの時間と手間は、初期型XF3-1の約10％で済んだとのことです。

タービン入口温度

XF9のタービン入口温度は1,800℃に達し、これはニッケル系超合金の融点である1,400℃を大きく上回る数値です。この高さは、エンジンの性能を示す重要な指標であり、世界でもトップレベルに位置しています。これを実現するために、国産の高圧タービンディスク材や、ニッケル単結晶超合金製のタービンブレード、さらに新素材であるCMC（セラミック基複合材料）を使用した耐環境性コーティングなど、最新の材料技術が活用されています。

発電能力

XF9-1は、最新のスタータジェネレータを搭載しており、その発電能力は180 kWに達します。この能力は、将来的な戦闘機が求めるセンサーや電子戦装置など、大電力を消費するシステムに十分対応できるものです。さらに、スペースの節約も実現しています。

推力偏向

推力偏向技術に関する研究も2016年から2020年まで行われ、推力偏向ノズルを利用して高い運動性やステルス性を確保することが検討されました。この研究では、ノズルによる全周20度の推力偏向と故障時の対応技術が実証されました。ノズルの名称はXVN3-1と呼ばれています。

年表

• - 2010年：次世代エンジンの主要構成要素の研究開始
• - 2013年：戦闘機エンジン要素の研究開始
• - 2015年：戦闘機用エンジンシステムの研究開始
• - 2017年7月：コアエンジンの納入
• - 2018年6月：プロトタイプエンジン（XF9-1）の納入
• - 2018年7月：性能確認試験の開始（2020年7月まで）

まとめ

XF9は、将来の戦闘機に向けて、今後の機体の大型化や小型化にも対応できるように設計されています。実用機に XF9系を採用する際は、その要求に応じて適切なサイズや出力が最適化される予定です。

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