プロップファン

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プロップファンは、改良されたターボファンエンジンで軸流式圧縮器の同軸の外側にファンが配置されている。「ATP」（アドバンスドターボプロップ）「アンダクテッドファン」、また超高バイパス(UHB)エンジンとしても知られる。設計はターボファンと同等の速度でターボプロップ並の燃料消費率を得ることを主眼に置いている。

ギヤードターボファンエンジンや超高バイパスターボファンエンジン(UHB)との違いは、高効率にしたプロペラを用いるかエンジン先端部（ダクト）に内蔵されたファンを用いるかによる。プロップファンの場合、ターボプロップ以外に通常のプロペラ機にも応用が利くので、旅客機などとは別にその進歩が期待されるところである。

ターボプロップ式に適した速度域は450 mph (700 km/h) 以下である。それ以上の速度になると回転するプロペラの先端が音速を超え、衝撃波が発生するので損失が増える為、音速未満で回転する事がプロペラ推進の限界であると考えられて来た。

[編集] 後退角プロペラ

後退角プロペラ

プロペラに後退角をつけ、直径を減らしてブレードの数を増やして回転数を下げる事によりこれまでより高速での飛行時でも推進効率が落ちにくくなる。

翼に後退角を持たせる事によって衝撃波の発生を遅らせる方法は既に第2次世界大戦時のドイツでの研究者たちによって見出されていた。

今日では若干の例外はあるにせよ、450 mph以上の速度で飛行する飛行機は殆どが翼に後退角を有している。1970年代にNASAはプロペラにも同様の後退角を持たせる研究を始めた。従来の金属材料では後退角をつけた場合、強度を確保する事が難しかったが複合材を採用する事で可能になった。

[編集] 導入メリット / デメリットと需要

An-70に搭載されたプログレスD27プロップファン

プロップファンを導入する事で従来のターボファンに比べ35 %の燃料消費率が改善される事が見込まれ、また、その需要もあった。DC-9のエンジンをプロップファンに換装したところ、燃料消費率は30 %改善されたが、その代償としてプロップファンは騒音が大きく、FAAのステージIIIからIVの騒音だった。

[編集] ゼネラルエレクトリック

ゼネラルエレクトリックは、NASAでの開発とは別に独自にプッシャー式のプロップファンであるGE-36アンダクテッドファン (UnDucted Fan, UDF) の開発を進めた。GEのUDFは直結式であり、減速ギアボックスを取り除く代わりに7段構成の低圧タービンから出力を取り出していた。2段あるプロペラの内タービンからの出力軸にはひとつのプロペラだけが接続されており他方のプロペラは回転軸には接続されておらず空回りする構造だった。パワータービンは14段構成。

[編集] ボーイング

ボーイング社は日本との共同開発を予定していたボーイング7J7へのUDFの搭載を検討していた。

[編集] マクドネル・ダグラス

マクドネル・ダグラスはMD-94Xへの搭載を検討し、社有のMD80の左側にJT8Dの代わりにGE-36の搭載をしてカリフォルニア州モヘーベにて試験を行った。やがて設計に起因する振動、騒音、空力特性が明らかになった。1988年まで試験は続けられ、燃費はターボファン搭載のMD80に比べ30%優れていてステージIIIを満たしており室内の騒音、振動も抑えられた。ジェット燃料の価格が下がった事により、マクドネル・ダグラス社は計画を打ち切った。

[編集] アリソン / プラット&ホイットニー共同

1980年代、アリソンはプラット&ホイットニーと共同で578-DXプロップファンを開発した。GE-36 UDFとは異なり578-DXは通常の減速ギアボックスを低圧タービンとプロップファンの間に備えていた。578-DXはMD-80に搭載された試験で良好な成績を示したが客室内の騒音が酷く低燃料消費の利点を打ち消した。

[編集] ソビエト連邦

プログレス D-27プロップファンは旧ソビエト連邦で開発された。同軸反転式のプロップファンをエンジンの前方に配置して牽引する形式である。

アントノフ An-180は機体後方にD-27を2機設置し推進する。1995年から運行開始。他にロシアのプロップファン航空機としてヤコブレフ Yak-46が挙げられる。

1990年代を通じてアントノフは4基のD-27を懸垂式に装荷するAn-70を空軍向けに開発してきた。2003年、164機が発注されたが取り消された。しかしAn-70は生産可能である。

[編集] 現在

1980年代にプロップファンの開発は進み、一時は実用化間近に思われた。しかし、開放型のプロペラの翼端で発生する渦流に起因する振動と騒音が燃費向上による利点を相殺するほどであり、解決には時間がかかると見られた。また、振動の為、機体の構造を強化する必要が生じ、重量が増加する事も懸念される。一方、高バイパス比のターボファンエンジンの登場（開発したのは同じメーカー）によって徐々に燃費面でのメリットが薄れていった。現在ではアントノフ An-70等、一部の輸送機に採用されるのみである。

[編集] アンダクテッドファン

NASA/GEが開発中のアンダクテッドファン

NASAとGEアビエーションが新型のプロップファンを開発中であり^[1]、2009年初頭に風洞実験を開始する予定である。

[編集] 関連項目

[編集] 注釈

^ A New “Open Rotor” Jet Engine That Could Reduce Fuel Consumption | Efficient engines

[編集] 出典

Flight International (2007年7月12日). "Whatever happened to propfans?". 2007年7月14日閲覧。

[編集] 外部リンク

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最終更新 2009年10月20日 (火) 13:51 （日時は個人設定で未設定ならばUTC）。
【プロップファン】変更履歴

[0] A New “Open Rotor” Jet Engine That Could Reduce Fuel Consumption | Efficient engines

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