人類は100万年以上の進化の末、地球上で優れた種族となったのです。 水、陸、空を制覇し、今、その先を目指している。 ホモ・サピエンスの功績を数値化できる定義は山ほどあるが、際立っているのは工学、特に航空工学である。
通勤や利便性はともかく、人類は空をめぐる戦争を繰り広げ、地上から何百フィートも飛ぶという自信を私たちに与えてくれる技術が、どれほど進歩したかを定義しています。 航空が誕生して以来、空を飛ぶのに十分な軽さのある器という考え方は、劇的に変化してきました。 今日の飛行機は、自然の強い嵐に耐えることができますが、それはエンジンを搭載していることが大きな理由です。
はじめに、私たちは航空分野の機械的進歩の専門家ではないことをお伝えしておきます。 しかし、現代において飛行機に使われているエンジンのうち、最もよく使われている3種類のエンジンについて、一生懸命に説明します。
ターボジェットエンジン。 (画像出典：Mech4Study）
ターボジェットエンジン
エンジンの技術的な話に入る前に、空気を加圧するコンプレッサー、燃料を燃焼させる燃焼室、ひいてはコンプレッサーの駆動に役立つタービンの3点を意識する必要があるのですが、ここではターボジェットエンジンについて説明します。 ターボジェットは、ジェットエンジンの中で最も基本的なタイプです。 エンジン前方の開口部から吸い込まれた空気は、圧縮機で約3〜12倍の圧力に圧縮される。 この空気を燃焼室で燃料と一緒に燃やし、混合気の温度を600〜700℃程度に上昇させる。 タービンとコンプレッサーの効率がよければ、タービンにかかる圧力は大気圧の2倍近くになり、この過剰な圧力がノズルに送られ、高速のガス流が発生して推力になる。 さらに、タービンの後、ノズルの前にある第二燃焼室によって、さらに大きな推力を得ることができる。 この結果、温度が上昇し、推力が約40％増加します。
一言で言えば、ターボジェットは膨張するガスがエンジンの前面を押す反応エンジンである。 ターボジェットは空気を吸い込み、圧縮するか絞るかしています。 この気体が跳ね返って排気後方から噴出し、飛行機を前に押し出します。
ターボプロップジェットエンジン。 (画像出典：AviationStackExchange）
Turboprop Jet Engines
ターボプロップジェットエンジンの場合、後部のタービンを高温のガスで回し、これでシャフトを回してプロペラを回転させる仕組みになっています。 小型旅客機や輸送機などに多く搭載されている。
ターボプロップもターボジェットエンジンと同様に、コンプレッサー、燃焼室、タービンを持っています。 空気とガスを合わせてタービンを回し、その力でコンプレッサーを駆動する。 ターボジェットエンジンに対して、ターボプロップエンジンは時速500マイル以下での推進効率に優れている。
最近のターボプロップエンジンは、より高速で効率よく運転できるように、直径の小さいプロペラとブレードの枚数が多くなっている。 高速飛行に対応するため、ブレードは先端が鋭角になるような鋏形状になっている。 このようなプロペラをプロペラという。
ターボファン・ジェットエンジン。 (画像出典：Wikimedia）
ターボファンジェットエンジン
エンジン内部の空気をすべて吸い込むターボジェットとは異なり、ターボファンエンジンは前部に大きなファンを持ち、エンジン外部の気流のほとんどを吸い込みます。 これにより、低速域での静粛性と推力を高めている。 このエンジンを搭載した旅客機が大半を占める。
エンジンに入る空気はごく一部で、残りは低圧のコンデンサーを通過する。 この空気は冷たいジェットとして出てきて、次にガス発生器と混合されて熱いジェットを作り出す。 このようなバイパスシステムの目的は、燃料消費を増やさずに推力を増加させることである。 これは、同じエネルギー供給量の中で、空気質量の総流量を増やし、速度を下げることによって達成される
。