ジェットエンジンの仕組みを教えてください

質問

旅客機に使われているジェットエンジンの仕組みを馬鹿にも分かるように教えてください。
戦闘機に推進力との違いも教えてください。
あと、その他に画期的なエンジンってありますかね？

回答No.7

noname#225485

入り口から入った空気は圧縮機という装置で圧縮されます。
圧縮された空気は次の燃焼室という部屋に送られる。
燃焼室では圧縮した空気に燃料を噴射し点火して燃焼を行います。
燃焼ガスは燃焼室を出てタービンと言う羽根車を回します。
このタービンが圧縮機につながっていて燃焼ガスが圧縮機を回す訳です。
これを連続的に繰り返しています。

ジェットエンジンの特徴はレシプロエンジンと違い燃焼が連続的に行われる事です。

ジェットエンジンにも色々と種類はありますが、基本は同じです。
後は戦闘機のように純粋に燃焼ガスを吹き出して推力としてつかうのか、あるいは旅客機のように燃焼ガスで大きなファンを回してそれを主に推力に使うのか…ターボプロップやヘリコプターなどは１００％燃焼ガスを回転力だけに利用してます。
戦闘機は燃費や環境性能より推力を優先されるので高出力なジエットエンジンを使う。
旅客機は推力より燃費や騒音、環境性能を優先するのでターボファンを使う。
ヘリは回転力しか利用できないのでターボシャフトエンジンを使う…それぞれの用途で使い分けてるわけです。

回答No.6

o09080706o

参考URLの内容はいかがでしょうか

参考URL：

https://www.ihi.co.jp/ihi-ism/techno/jetengine1.html

回答No.5

dottimiti

飛行機がとべるのは羽の形を工夫したから。
飛行機は横向きに異動させればひとりでに飛び上がるようにできている（とり人間コンテストを思い出してみると、そういう風になっているとわかる）。
飛行機の羽の上と下に空気の流れがあって、羽の下を通る空気が羽を持ち上げる。

ジェットエンジンは後ろ向きにも空気を出して、空中でも安定して横向きの移動をさせることができるもの。

回答No.4

mpascal

追記

戦闘機は、ファンの無いターボジェットエンジンが主流でしたが、最近の戦闘機ではファン付きのものが採用されています。（Ｆ２２やＦ３５）

画期的なものといえば、スクラムジェットエンジンでしょうか。

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B9%E3%82%AF%E3%83%A9%E3%83%A0%E3%82%B8%E3%82%A7%E3%83%83%E3%83%88%E3%82%A8%E3%83%B3%E3%82%B8%E3%83%B3

このエンジンには、回るタービンとかが全くありません。（そのかわり速度が出ている状態から出ないと使えない）

回答No.3

kagakusuki

ジェットエンジンにも幾つかの種類があり、現在主に使われているジェットエンジンはターボジェットエンジンとターボファンエンジンの2種類です。(この2種類以外にもラムジェットエンジンや、スクラムジェットエンジン、パルスジェットエンジン、等々幾つもの種類があります)
　まずターボジェットですが、筒状のケースの前部に、筒の前側の口から吸い込んだ空気を圧縮する回転式の圧縮機があります。
　圧縮機には空気が回転軸近くから圧縮機の外周の方向に向かって流れる遠心式圧縮機と、空気が前方から後方に向かって、回転軸とほぼ平行な方向に流れる軸流式圧縮機がありますが、ジェットエンジンの場合は大抵のものは軸流式の圧縮機が使われています。
　軸流式圧縮機は何段も重なった羽根車の様な構造をしており、1段1段の羽根車は回転する事によって空気を後方に押し出します。(扇風機が後ろ側の空気を前方に向かって押し出すのと同じようなものです)
　1段目の羽根車のすぐ後ろには、形状こそは羽根車と同じではあるものの、回転しない静翼というものがあり、静翼は羽根のねじれ方が動翼とは逆になっているため、例えば動翼が右回りに回転している場合には、動翼を出た直後の空気も動翼の回転に引きずられて右回りに回転しているのですが、その次の所にある静翼のねじれ方は逆になっているため、静翼の所で空気の回転方向が左回りになります。
　左回りになった空気の流れは2段目の動翼の所に送られます。
　動翼は1段目も2段目も同じ1本の回転軸に取り付けられているため同じ方向に回転していますから、もし、静翼を使って空気の回転方向を逆にしないと、空気の回転と2段目の動翼が同じ方向に殆ど同じ速度で回転する事になるため、動翼の回転によって空気を後方に送り出す事が出来なくなります。
　そのため静翼を使って空気の回転方向を逆にしている訳です。
　さて、2段目の動翼の働きで空気は更に後ろに向かって押し出され、2段目の静翼で回転方向が逆になり、3段目の動翼によって更に後ろに押し出され・・・・・という事が繰り返されるのですが、圧縮機の内部を流れる空気は、動翼や静翼を1段通過するごとに、動翼や静翼が空気を後ろに押し出す力によって圧縮されて体積が小さくなって行きます。
　こうして圧縮された空気は圧縮機の後にある燃焼器に送られます。
　燃焼器の内部には燃料を霧状にして噴霧するノズルが幾つもあり、ノズルから噴出した燃料は、圧縮機から送られてきた空気と混ぜられて燃焼します。
　燃料ノズルからは霧状の燃料が連続して噴出されているため、エンジン始動時に1度点火させれば、エンジンを止めるまでの間、ジェットエンジン内部では途切れる事無く火炎が燃え続けます。
　燃焼器で空気と混ぜられた燃料が燃える事によって、圧縮機で圧縮された高圧の空気は、高温高圧の燃焼ガスとなります。
　気体は高温になると体積が膨張しますので、エンジンが前方から吸い込んだ空気よりも、後方から放出される燃焼ガスの体積の方が多くなります。
　燃焼器を出た燃焼ガスは、羽根車のような形をしたタービンへと送られます。
　タービンもまた遠心式と軸流式があるのですが、ジェットエンジンの場合は大抵のものは軸流式のタービンが使われています。
　前述の様に、燃焼ガスの体積は吸い込んだ空気の体積よりも多いため、タービンの羽根の間を流れる燃焼ガスの勢いは、圧縮機の中を流れる空気の勢いよりも強くなります。
　そのため、燃焼ガスがタービンの羽根にぶつかる力も、圧縮機が空気を後方へ送り出す力よりも強くなりますので、タービンは勢い良く回転する事になります。
　このタービンと圧縮機の回転軸は繋がっているため、タービンが回る力によって圧縮機も回り、空気を圧縮する事が出来る訳です。
　タービンを通過した燃焼ガスは、エンジンの後のノズルから大気中に噴き出します。
　前述の様に、燃焼ガスの体積は吸い込んだ空気の体積よりも多いため、エンジンから後方に噴き出すガスの速度は、エンジン前方から吸い込まれる空気の速度よりも速くなります。
　エンジン前方から入った空気が、エンジン後方から出る際には速度が速くなっているのですから、エンジン内部で空気が加速されたという事になります。
　空気を後方に向かって加速したという事は、空気に対して後ろ向きの方向に力を加えたという事になりますから、作用反作用の法則により、ジェットエンジンには前方に向かって推進する力が加わる事になります。
　これがターボジェットエンジンの仕組みです。

　一方、ターボファンエンジンとは、ターボジェットエンジンの前部に大型の送風機を組み合わせた様な構造をしており、ターボジェットエンジンのタービンが回転する力を使って、回転式の送風機の一種であるファンを回転させる事で空気を後方に押し出すのですが、この時ファンが押し出した空気の一部は、ターボジェットエンジンの部分を通さずに、圧縮機や燃焼器、タービンを納めているケースの外側を通して、後方の大気中に直接に送り出されます。
　ファンが空気を後方に押し出せば、作用反作用の法則によりファンには前方に向かって推進する力が加わる事になり、ターボファンの中心部にあるターボジェットと同じ構造をした部分が生み出す推力と合わせて、燃料の消費量に対してより大きな推力を得る事が出来ます。

　この様に、ターボファンエンジンはターボジェットエンジンよりも少ない燃料で大きな推力が得られるため、現在ではターボジェットエンジンを使っているジェット機は少数派で、軍用のものも含めて大半のジェット機はターボファンエンジンを使っています。

【参考URL】
　ジェットエンジンの仕組み
　　http://www.geocities.jp/shigeki_miyoshi/jet.html

　ジェットエンジン - Wikipedia
　　https://ja.wikipedia.org/wiki/ジェットエンジン

　ターボジェットエンジン - Wikipedia
　　https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%BF%E3%83%BC%E3%83%9C%E3%82%B8%E3%82%A7%E3%83%83%E3%83%88%E3%82%A8%E3%83%B3%E3%82%B8%E3%83%B3

　ターボファンエンジン - Wikipedia
　　https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%BF%E3%83%BC%E3%83%9C%E3%83%95%E3%82%A1%E3%83%B3%E3%82%A8%E3%83%B3%E3%82%B8%E3%83%B3

回答No.2

mpascal

一般的な旅客機に使われるジェットエンジンは「ターボファン・ジェットエンジン」です。

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%BF%E3%83%BC%E3%83%9C%E3%83%95%E3%82%A1%E3%83%B3%E3%82%A8%E3%83%B3%E3%82%B8%E3%83%B3

右上のアニメーションの中心部分のタービンで空気を圧縮しながら燃料を入れて連勝させ動力としてつかい、一番前の大きなファンを回して風を起こします。

エンジンの出力は、中央のジェットエンジンのものとファンによるものの合計になります。

石油・ガス発電所で使われているのは、ファンの代わりに発電機を付けたものが使われています。

回答No.1

ShirokumaX

扇風機を縦にずらーっと並べた状態を想像して下さい。
　これらの扇風機が、空気を後ろに送る力が全部同じなら、風は素通りします。
　ですが、うしろの方になるほど、風を送る力が弱いように羽の角度を調整しておけば、空気が圧縮されますね。
　その圧縮された空気にジェット燃料を気化したものを混ぜて火をつけます。
　そうすると、体積が爆発的に増大して、外に出ようとします。
　ジェットエンジンでは、増大した空気を後ろに送ります。
　つまり、吸い込んでいる空気よりはるかに強い風が後ろに送られます。これで推進力を得ているのがジェットエンジンです。
　仕組みは全く違いますが、圧縮した空気に気化した燃料を混ぜて燃やして、それによって急激に体積が増えるという現象を利用しているという意味では車のエンジンと全く同じです。
　戦闘機の場合、燃やしたあとの体積が広がった空気をもう1回圧縮して燃焼させるというようなこともやります。アフターバーナーと言い、長時間は使えませんが急加速するときに役に立ちます。

　今のところ、ジェットエンジンの基本的な仕組みをどれだけ有効に使うかという方向でしか、航空機用エンジンの開発ってないと思いますね。
　戦闘機でも、早くする技術はもう出尽くしている感がありますので、速くする技術よりもいかに見つからないように敵に近づくかという開発競争ですし。いわゆるステルス戦闘機というやつです。

　アメリカは、地理的に近い位置にある日本と韓国に対して、対極的な態度を軍事に関しては取っています。
　韓国には、最新鋭の軍備はまず売りません。一方で、日本に対しては最新のものをガンガン売ります。
　韓国という国は契約という概念に乏しく、売った軍備を勝手にバラして仕組みを暴いてしまい、外国（特に中国）に簡単に情報を売ってしまうからだと言われています。
　日本に寛大に売るのは、日本人が契約に律儀だからという理由の他に「あいつらに軍備作らせたら何作るかわからないから、日本国内で軍備を開発製造する必要性を潰しておこう」という意図があると言われています。
　日本人なら「絶対にレーダーに映らない軍用機を捉えるレーダー」ぐらいならすぐ作るとも言われているそうですし。
　日本人が本気で軍用機の開発に着手したら、画期的なエンジンも作るかも知れませんね。