ジェットエンジンの仕組みを学ぶ

すべてのジェット エンジンは同じ原理で動作します

アラン_ラガドゥ/ゲッティイメージズ

ジェットエンジン とてつもない推力によって生み出される大きな力で飛行機を前方に動かし、飛行機を非常に速く飛ばします。これがどのように機能するかの背後にあるテクノロジーは、並外れたものです。

ガスタービンとも呼ばれるすべてのジェットエンジンは、同じ原理で動作します。エンジンはファンで前方から空気を吸い込みます。中に入ると、コンプレッサーが空気の圧力を上げます。圧縮機は、多くのブレードを備えたファンで構成され、シャフトに取り付けられています。ブレードが空気を圧縮すると、圧縮された空気に燃料が噴霧され、電気火花が混合気に点火します。燃焼ガスは膨張し、エンジン後部のノズルから噴出します。ガスのジェットが発射されると、エンジンと機体が前方に押し出されます。

上の図は、エンジン内の空気の流れを示しています。空気は、エンジンのコアだけでなく、コアの周りも通過します。これにより、空気の一部が非常に熱くなり、一部が冷たくなります。冷却された空気は、エンジンの出口領域で高温の空気と混合されます。

ジェット エンジンは、アイザック ニュートン卿の物理学の第 3 法則を適用して動作します。それは、すべてのアクションに対して、等しく反対の反応があると述べています。航空では、これを推力と呼びます。この法則は、膨らませた風船を解放し、逃げる空気が風船を反対方向に推進するのを見ることによって簡単に実証できます。基本的なターボジェットエンジンでは、空気がフロントインテークに入り、圧縮されて燃焼室に押し込まれ、そこで燃料が噴霧され、混合気が点火されます。形成されたガスは急速に膨張し、燃焼室の後部から排出されます。

これらのガスは、すべての方向に均等な力を発揮し、後方に逃げるときに前方への推力を提供します。ガスがエンジンを出ると、タービン シャフトを回転させるファンのような一連のブレード (タービン) を通過します。次に、このシャフトがコンプレッサーを回転させ、吸気口から新鮮な空気を取り込みます。エンジンの推力は、追加の推力を与えるために燃焼する排気ガスに追加の燃料を噴霧するアフターバーナー セクションを追加することによって増加させることができます。約 400 mph では、1 ポンドの推力は 1 馬力に相当しますが、速度が上がるとこの比率が増加し、1 ポンドの推力は 1 馬力よりも大きくなります。時速 400 マイル未満の速度では、この比率は減少します。

として知られている 1 つのタイプのエンジンでは、 ターボプロップエンジン 、排気ガスはタービンシャフトに取り付けられたプロペラを回転させるためにも使用され、低高度での燃費を向上させます。あ ターボファンエンジン 追加の推力を生成し、基本的なターボジェット エンジンによって生成される推力を補うために使用され、高高度での効率を高めます。ピストン エンジンに対するジェット エンジンの利点には、軽量化による出力の向上、構造とメンテナンスの簡素化、可動部品の削減、効率的な運用、燃料の安さなどがあります。