ジェットエンジンの仕組みと、騒音の原因とは?

ジェットエンジンの進化がなければ、今日の旅客機の大型化・高速化は実現しませんでした。

ボーイング747には4基のエンジンが装着されています。それぞれのエンジンが約25トン。4基をあわせて、計100トンの燃焼ガスを後方へ噴出します。

ボーイング777の場合、エンジンは2基で、双発機とも呼ばれます。エンジン一つずつが747よりも大きく、推力は40トン以上。それだけパワーもありますから、もし、噴出時に大型バスがうっかり、エンジンの後方にいたら・・・、簡単に吹き飛ばされてしまうでしょう。

「ターボファンジェットエンジン」内部は、圧縮機、燃焼室、タービンとエリアが分かれています。圧縮機とタービンは軸でつながっていて、この軸を中心にして何段にも連なっている扇風機の羽根のようなものが、ファンブレードと呼ばれるものです。

ファンブレードを高速で回転させると、周囲の空気が次々と、エンジン内部に吸い込まれていきます。

ファンブレードの大きさは前方(圧縮機)から後方(燃焼室)に行くにしたがって小さくなっているので、そこに吸い込まれた空気はぎゅっと圧縮されます。圧縮されて高温になった空気は、燃焼室に送られて爆発・燃焼。その燃焼ガスが、ものすごい勢いで後方へ排出されて行くわけです。

ところで、初期のジェットエンジンとして登場したターボジェットは、取り込んだ空気をすべて燃焼させるので、ものすごい音がしました。

現在広く使われているターボファンジェットでは、吸い込んだ空気のうち、中心部を通る一部だけが燃焼される仕組みになっています。残りはファンで加速させ、エンジンの外側を通る「バイパスエア」として排出されます。

このバイパスエアは高温高速の燃焼ガスを包み込む形になり、騒音を緩和します。そのため、騒音はかなり解消されました。

最近は、より騒音を減らすため「ハッシュキット」という騒音対策装置が開発されました。さまざまな種類がありますが、その一つがノズルを花びらのような形に成形した「シェブロンノズル」です。

このノズルの装着によって、高温高速の燃焼ガスが、パイパスエアや周囲の大気とうまく混合されるようになり、騒音はかなり緩和しました。騒音規制を満たすことが出来ない初期のターボエンジンに、これが装着されることもあります。

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