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【B737の歴史】世代と共に進化するエンジン|ファンブレードの変遷

ボーイング737_エンジンの歴史

B737の進化はエンジンの歴史でもある

737ファミリーに搭載されているエンジンは、世代と共に大きく進化している。

また、大型機のような複数のメーカーから選べる選択式は採用されておらず、エンジンは一社化されているのも特徴の一つ。

第一世代 B737-100/-200が1967年に初飛行、続いて第二世代 B737(-300/-400/-500)、現在国内で活躍している第三世代 B737NG(-600/-700/-800/-900)へと続いている。

燃費や騒音に直接かかわるエンジンも世代と共に大きく進化しているが、外観からその変化を知ることは中々難しい。

今回は、エンジンの顔でもあるファンブレードの大きさを直接比較し、三世代に渡る変遷を紹介します。

 

737のエンジン

B737に搭載されているエンジンは、メーカーが一本化されており非常にシンプルとなっています。

  • 第一世代(737-100/-200型):P&W JT8Dシリーズ
  • 第二世代(-300/-400-/500):CFM56-3シリーズ
  • 第三世代(-600/-700/-800/-900):CFM56-7シリーズ

第一世代から第二世代のエンジンに換装されただけで、燃費は単純に20%向上した。低燃費・低騒音に大きく貢献したのがエンジン前面にあるファン部分。
(燃費向上に関しては、他にもタービンの高温化によるものも大きい。)

737の設計が開始された1960年代、ファンは大型化(高バイパス比)にしたほうが燃費が良いことは研究によってわかっていた。しかし、ファンの素材であるチタン合金がまだまだ発展途上段階であり大型化が困難だったことから、JT8Dではファン直径の小さな低バイパス比(1:1)エンジンとなっていた。

その後開発された二世代・三世代目では、チタン合金の製造技術や高度な空力設計が可能となりファンが大型化。高バイパス比(5:1)エンジンとなったことで、低燃費で静かなエンジンが誕生した。

 

737 ファンブレードの変遷

ファンブレードの進化の過程は、文字で表現するよりも画像で見比べた方が一目瞭然で理解しやすい。前半は画像で比較し、後半ではエンジンごとに紹介します。

 

第一世代(737 オリジナル)から第二世代(737 クラシック)へ

手前:第一世代 JT8D-17(全長35㎝)、奥:第二世代 CFM56-3(全長50㎝)

 

第二世代(737 クラシック)から第三世代(737NG)へ

手前:第二世代 CFM56-3(全長50㎝)、奥:第二世代 CFM56-3(全長56㎝)

 

左から第三世代(CFM56-7シリーズ)、第二世代(CFM56-3シリーズ)、第一世代(JT8D)

世代第三世代第二世代第一世代
エンジン型式CFM56-7シリーズCFM56-3シリーズP&W JT8D
推力8,400~12,000 kgf8,400~10,670 kgf6,200~7,200 kgf
ファン直径1.55 m1.52 m1.01 m
バイパス比5.3:15:11:1
ブレード枚数24枚38枚27枚
搭載機種737 Next Generation
(-600/-700/-800/-900)
737 クラシック
(-300/-400/-500)
737 オリジナル
(-100/-200)

 

737 エンジンの歴史

第一世代:P&W JT8Dシリーズ

JT8D-9A-071207Alan Radecki Akradecki [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

P&W JT8Dは、軍用機エンジンJ52のコアを流用し2段のファンと4段の低圧圧縮機・低圧タービンを追加した民間型エンジンとして開発され、1964年にB727に搭載され運用に入った。

第一世代の737にJT8Dエンジンが採用された背景には、B727で十分な実績があったことや、メンテナンスの共通性などが上げられる。当時の技術としては、ファンの大口径が難しく直径の小さな低バイパス比エンジンだったことから、ほとんどターボジェットに近いものだった。

そのため、騒音が著しく酷く機内でも後方席だと隣の人と会話すら難しい環境だった。しかし、頑丈で多くの飛行機に採用されていることから信頼性も高く、当時は最も完成度の高いエンジンだった。

1980年代に入ると、低燃費・低騒音のエンジンが求められるようになり、このベストセラーエンジンも旧型の部類に入るようになった。

それに伴い、第二世代の737の開発においてはエンジンの換装が重要となり、静かで燃費の良い次世代の737開発へと進んだ。

 

P&W JT8D-17:スナバ―付ファン 全長350㎜ 幅110㎜

搭載機種第一世代 737
(-100/-200型)
エンジン型式Pratt and Whitney JT8D-17
ブレードタイプスナバー付き・ファンブレード
材質チタン合金(Ti-6Al-4V)
全長350 mm
全幅110 mm
重量800 g

第二世代:CFM56-3シリーズ

第二世代の737が検討され始めた1980年代。主力エンジンとして様々な機体に搭載されていたJT8Dは、燃費の悪さや騒音・環境問題が指摘され「旧型」エンジンになり始めていた。

そうした中、「100席クラスの新世代エンジン」として設計が進めれていたCFM56エンジン。元々のコンセプトは、JT3DやJT8Dエンジンの代替需要を狙ったものだった。

既にDC-8の換装用エンジンとして運用されていたCFM56-2型、その推力低減タイプを搭載すればB737は画期的に進化すると期待された。しかし、737の構造上の問題に直面。初期型の-100/-200型は、エンジンを主翼に直接装着するという手法がとられていたことから、地面とのクリアランスが少ないという難問が待ち受けていた。

これを解決しなければ、大口径化したCFM56エンジンの搭載はできない。

そこで考え出されたのが、エンジンを吊るすパイロンを主翼より前方に大きく突き出して装着する方法だった。それでも地面とのクリアランスが足りず、エンジン本体の補器類を左右に分割することで下側を平坦化するアイディアが採用された。

こうして「おむすびエンジン」が誕生した。

 

CFM56-3シリーズ:スナバ―付ファン 全長500㎜ 幅170㎜(38枚で1つのファンを構成)

搭載機種第二世代 737
(-300/-400/-500型)
エンジン型式CFMI:CFM56-3C1
最大推力10,600 kgf (10.6t)
ブレードタイプスナバー付 ファンブレード
材質チタン合金(Ti-6Al-4V)
全長500 mm
全幅170 mm
1枚の重量1,800 g

第三世代:CFM56-7シリーズ

 

1980年代半ばに登場したエアバス A320は、第二世代737にとって強力なライバルとなった。操縦系統やアビオニクスの面で大幅に進化したA320に対抗するために、737NGシリーズ(-600/-700/-800/-900)の開発が進められた。

その内容としては、コックピットのアビオニクスを777に近い共通化、主翼の再設計・ウイングレットの装備による空力性能の向上の他、エンジンも一新された。

エンジンの大きな改良点としては、これまでのスナバ―付ファンブレードをワイドコード・ファンブレードに変更。それに伴いブレードの枚数を38枚から24枚へ削減した。また、スナバ―(突起物)のないフラットなブレードによって空力性能も向上した。

ファンだけでなくエンジンコアなど様々な改良によって、燃費はCFM56-3と比較して7%、初期のJT8D-17と比較すると27%も向上した。

 

CFM56-7シリーズ:ワイドコード・ファン 全長560㎜ 幅260㎜(24枚で1つのファンを構成)

搭載機種第三世代 737
(-600/-700/-800/-900型)
エンジン型式CFMI:CFM56-7B
ブレードタイプワイドコード・ファンブレード
材質チタン合金(Ti-6Al-4V)
全長560 mm
全幅260 mm
重量5,000 g

これからも進化し続ける737

今回は、737の歴史をエンジン開発の視点で紹介しました。

エンジンの進化過程については、ファンだけでなく内部コア(圧縮機・燃焼室・タービン)の改良も含めてトータルで話を進めるのが普通ですが、一般的によく目にするエンジンの顔 ”ファンブレード”で比較した方が一目瞭然であることから、内部のタービン系には触れずファンだけをテーマにしてみました。

燃費に大きく関わる高圧タービンだけを取り上げても、その数は数十種類もあることから別の機会を設けてマニアックに解説したいと考えています。

第四世代 737MAX(CFM LEAP-1B)に関しては、このページに追記という形で紹介する予定です。

 

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