[編集] 原理 [編集] 内燃機関としての特徴 レーシック ガスタービン動作の概念図とブレイトンサイクルのサイクル線図。線図の左は縦軸・圧力P、横軸・体積Vとしたもので、右は縦軸・温度T、横軸・エントロピーSとしたもの。qinとqoutはそれぞれ吸収した熱量と放出した熱量を示す。 美容整形 最も基本的な航空用ガスタービンであるターボジェットの仕組・動作の概要。ガスタービン型のジェットエンジンの場合、熱力学的にはブレイトンサイクルに従う。ブレイトンサイクルは断熱圧縮、吸熱・等圧膨張、断熱膨張、放熱・等圧圧縮の4プロセスからなるが、その特性から燃焼（吸熱）を行う時点の圧力が高いほど取り出せる仕事量は増大する。よってジェットエンジンでは燃焼前に空気を十分に圧縮することが重要となる。なおガスタービン以外のジェットエンジンが従う理論サイクルはブレイトンサイクルではないが、一般的に似たようなサイクルであり、やはり圧縮の方式が成否を分ける。 植毛 レシプロエンジンでは爆燃が間欠的に行われるが、ジェットエンジンでは（パルスジェットを除いて）燃焼は連続的に行われる。まず、吸入口から取り込まれた空気は圧縮機（コンプレッサー(Compressor)）によって大気圧の数十倍（現行のエンジンでは約30倍）まで圧縮される。インプラント 圧縮された空気は燃焼室内において燃料と混合・燃焼されて高温・高圧の燃焼ガスとなる。燃焼ガスはエンジンから排出される前にタービンを回転させる。タービンの回転は圧縮機へ伝わり、連続的に空気を吸入・圧縮するための動力になる。燃焼ガスはそのまま推力となるか、タービンもしくはその後段に設置された追加タービン（フリータービンとも）を回転させ軸出力として取り出される。なお、ブレイトンサイクルの吸熱・等圧膨張過程は燃焼室内での燃焼に対応し、断熱膨張過程はタービンおよび排気口におけるガスの膨張に対応している。 脱毛 [編集] 推進力を得る仕組視力回復 ジェット推進もプロペラ推進と同様に空気の運動量を変化させ力積を得ることで機体を前進させる。ジェットエンジンあるいはプロペラ回転面を仮想的な円盤と仮定した、単純化したモデルを考えてみる。豊胸 この円盤を通過する流体によって得られる推力 T は、単位時間当たりの運動量変化（力積）に等しいので、単位時間に円盤が吸いこんだ空気の質量（質量流量）を , 円盤への流入空気速度（≒飛行速度）を V, 円盤から十分離れた下流における気体の排出速度を とすると、次のように書ける[2]。 アンチエイジング プロペラ推進では主に質量流量 を大きくすることで推力を発生させる。すなわちプロペラを大型化したりブレード数を増やしたりして推力 T の増強を図る。しかし、プロペラブレードと機速の合成速度が音速を超えると衝撃波が発生することで効率が著しく落ちるため、通常のプロペラを装備した機体の速度は 700-800 km/h が上限となる。一方、上式で気流速度差 を大きくするわきが （排気流を高速にする）ことでも T を増すことが可能であり、これに基づいて考案されたのがジェット推進である。ジェット推進でも回転物体（圧縮機やタービン）は存在するが、ダクトやブレードの形状を工夫することで衝撃波が抑えられるのでプロペラ推進の場合に発生する悪影響を防ぐことができ、実際にその発想がブレークスルーとなった。ただし、ジェット推進では気体に与えられえる運動エネルギーの割合が大きくなり、パワーロスは一般的に大きくなる。なおプロペラ推進ではプロペラ効率または推進効率[3]というパラメータを用意し設計の指針とする（特に出力が限られたレシプロ機では重要視された）が、ジェット推進で同様の効率を計算するとプロペラ推進の場合より低くなりがちである。このため純粋なターボジェットは燃費が悪いので、ターボプロップやターボファンではプロペラやファンを併用することで効率の改善を図っている。美白、美肌 なお、機速Vが増加すると次第に が小さくなっていくが、その一方で流入する空気量が増加するので互いの効果が相殺されて推力 T はほぼ一定に保たれる（この点は機速によらずほぼ一定出力Pを仮定するレシプロエンジンと異なる）。また が小さくなるほど推進効率が増加するので、一般的にジェット機（特にターボジェット）は高速時のほうが燃費が良い。 [編集] ジェットエンジンの構成要素 ガスタービン型のジェットエンジンは主に圧縮機、燃焼室、タービンおよびそれらの周りの吸・排気口やナセルから構成される。さらにそれらに加えて搭載機の用途に応じた特殊な装置・機構が付随することもある。以下ではターボジェットもしくはターボファンを念頭に置き、その構成要素を個別に紹介する。 [編集] 吸気口 ダイバージェントダクト（上）とコンバージェント・ダイバージェントダクト（下）の模式図 コンコルドの可変吸気口の動作概要。離陸時や亜音速時（上）は多くの空気を取り入れつつダイバージェントダクトを構成し、超音速時（中）にはコンバージェント・ダイバージェントダクトを構成する。ジェットエンジンに流入する空気はまず吸気口（エアインテーク(air intake)、ダクト(duct)とも）を通過する。吸気口はベンチュリ状の構造を利用して流入空気の動圧を静圧に変換し、流速を減じる役割を担う（ベルヌーイの定理の応用）。流速をマッハ0.5程度まで下げて圧縮機の回転による衝撃波の発生を防ぎ、同時に空気を圧縮する効果を得る。ただし、流速が亜音速（音速以下）か超音速かでベンチュリの果たす役割が逆転するため、亜音速機と超音速機では使用する吸気口が異なる。なお、吸気口はエンジンモジュールに組み込むのではなく、機体やナセルの一部として設計・導入されるのが一般的である。 ダイバージェントダクト(divergent duct) 亜音速機ではエンジン内部に向かってダクト径が広がっていくダイバージェントダクトが用いられる。亜音速流体にベルヌーイの定理を適用すると、ダクト径の広がりと共に動圧（流れによる圧力）が低下し、その分静圧（流れの無い時の圧力）が増加するためである。 コンバージェント・ダイバージェントダクト(convergent divergent duct) 超音速機にはダクトの中間部分がくびれたコンバージェント・ダイバージェントダクトが用いられる。これは超音速流ではダクト径の変化と動圧・静圧変化が亜音速の場合の逆になるからで、コンバージェント部（ダクトがすぼまっていく部分）で流速を音速程度まで減じ、その後のダイバージェント部で亜音速流体の減速・圧縮効果を得ている。ただし機速が音速に達するまではダイバージェントダクトを用いる必要があるため、通常の超音速機は吸気口の形状を適宜変化させるための可変吸気口を備えている。 [編集] 圧縮機 遠心圧縮式ターボジェットの概略図。流入空気はインペラーにより円周方向へ偏向され、その後ディフューザーを通過して加圧される。 軸流圧縮式ターボジェットの概略図。流入空気は複数段のローターとステーターの組によりエンジン内部にいくにつれて圧縮されていく。 軸流圧縮機のローター（赤色）とステーター（青色）の配置吸気口を通過した空気は燃焼室へ送り込まれる前に圧縮機により加圧される。初期のジェットエンジンの圧縮率は大気圧の数倍という小さいものであったが、F-15に搭載されているF100では約30倍、ボーイング777に搭載されているGE90では約40倍という高圧を生み出している。ジェットエンジンに使われる圧縮機には遠心圧縮式と軸流圧縮式の2種類がある。通常、圧縮機は複数設けられ、その数は「段数」で数えられる。また、軸流圧縮機の後段に遠心圧縮機が設置されるような場合もある。 遠心圧縮式（centrifugal compressor） 流入空気を羽根車（インペラー(impeller)）によってエンジン回転軸の遠心方向に90°偏向させ、その遠心力と圧縮機出口に設置されたディフューザーで圧力を高める方式である（インペラーとディフューザーの組を1段と数える）。構造が簡単で1段当りの圧縮率が高く、回転数がある程度変動しても効率が落ちないといった利点があり、小出力ならば軸流圧縮式に比べて軽量化が可能である。このような特徴からオハインやホイットルが製作した初期のターボジェットはこのタイプの圧縮機を使用している。ただし、軸流式と組み合わせなければ段数を増やすことが難しく、圧縮比を大きくするためにインペラーの直径を増すと前面投影面積が大きくなる（機体に搭載した場合空気抵抗が増加する）という欠点を持つ。したがって今日の航空機用大推力エンジンにはほとんど用いられない。しかしながら、中型輸送機用ターボプロップや中・小型ヘリコプター用ターボシャフトなどの比較的低出力のエンジンには、その構造の単純さ故に今なお使われている（その場合、軸流式との組み合わせであることも多い）。また、ホンダジェットに搭載されたターボファンエンジンHF120の高圧圧縮機（最終段の圧縮機）にもチタン合金製の遠心式圧縮機が使用されている。ちなみに航空用レシプロエンジンのスーパーチャージャーもインペラーとディフューザーを備える遠心圧縮式である。 軸流圧縮式（axial compressor） 流入空気を回転する動翼（ローター(rotor)）と固定されていて流れを整える静翼（ステーター(stator)）によって加圧し、空気がエンジン軸方向に進むにつれて加圧されていく方式。ローターは可動ディスクの周囲に細長いブレードを配列した羽根車で、ステーターはローターと同様のブレードをエンジンケースに固定することで構成される。ローターとステーターの組み合わせが交互に何段か連なっており（ローターとステーターの組を1段と数える）、空気はそれらを通過するごとに次第に高圧となっていく。構造は複雑になるが多段化しやすく、よって高圧縮比を得られ、エンジン直径を小さくすることができる。一方、ブレードの製作にはコストがかかり、加工精度如何でブレードによるフラッターを起こしやすいという欠点がある。このフラッターはステーターの角度を調節することである程度まで対応できるが、回転数は限られる。近年の大型ターボジェット、ターボファンのほとんどはこの軸流圧縮式を用いている。