【錆びない超合金】B747-400 キーホルダーの話

【静翼】B747-200B タービン・ノズルガイドベーン(NGV)|CF6-50エンジン

・燃焼室から出てきた高温高圧の燃焼ガスを、最初に受ける高圧タービン静翼(NGV:ノズルガイドベーン)は、タービン動翼が効率的に作動するよう燃焼ガスの流れ方向と流速を変える部品です。

特にこの高圧1段目の静翼(ノズル)は、エンジンの燃費や推力・タービン効率を大きく左右する重要部品の一つとされている。

今回は、B747-200Bに搭載されていたCF6-50E2のHPT 1段目 ベーン(ジャンク品)について紹介します。

 

CF6-50E2 高圧タービンノズル 1段目

BOEING 747-200B

General Electric CF6-50E2

High Pressure Turbine Vane Stg1 (HPT NGV 1)

  • エンジン型式:GE CF6-50E2
  • 開発年:1982年
  • 材質:コバルト基耐熱超合金 X-40
  • 結晶構造:ロストワックス 精密鋳造
  • 冷却方式:コンベクション+インピンジメント+フィルム
  • 長さ: mm
  • 重さ: g
  • 搭載機種:ボーイング B747-200B
  • 備考:離陸出力時には、約1,300~1,400℃に達する高温高圧の燃焼ガスを最初に受ける高圧1段目ベーンは、燃焼ガスをタービン動翼が適切に作動する流入角と速度に変換する重要な部品。タービン動翼と違い遠心力を受けないベーンには、熱衝撃性と高温耐食性に優れた材料が要求される。CF6-50の場合、高圧1段目NGVにはX-40(コバルト合金)、高圧2段目のNGVにはRene80(ニッケル合金)が使用されている。これらの合金でも高温耐食性が不十分な場合は、表面にニッケル・アルミナイト溶射TBC(セラミック)コーティングが施される場合もある。

ノズル ガイド ベーンの画像

・材料の融点を超えるほどの高温高圧の燃焼ガスを最初に受ける高圧1段目ノズルには、さまざまな空冷が利用されている。

翼内を中空にして冷却空気を流す方法だけでなく、翼表面に無数の孔をあけて空気の膜で金属表面を保護するフィルム冷却など、タービン動翼と同じ手法が利用されている。しかし、これらの冷却に使用する圧縮空気を作るにも燃料を消費することから、少ない冷却空気で効率よく冷やすことが要求される。

部品寿命は長く・空力効率は最大・熱衝撃や高温酸化にも強いという緻密な設計がなされている。

その結果が、機械部品ではあまり目にすることのない独特な部品形状となっている。

 

・入口を広く、出口を狭くするノズル形状にすることで燃焼ガスを加速。同時にタービン動翼に最適な流入角になるようガス流を偏向させるHPTベーン。

 

・ノズルベーン翼内を空冷した冷却空気は、翼表面に規則正しくあけられた0.5㎜程の無数の孔からシャワーのように噴出させ表面に空気の膜を作る。

このフィルム冷却法によって、ノズルの金属が燃焼ガスに直接晒されるのを防いでいる。

・特に高温となる翼前縁には、多量の冷却空気が中空構造のベーン内部を通り前縁を中心に冷却している。

 

・1,300℃を超える高温・高圧の燃焼ガスが通過した様子が翼表面の焼け具合から観察でき、空冷孔付近では冷却空気の流れの様子が確認できます。

回転せずに固定されているタービンベーン(静翼)では、タービン動翼のような遠心力は作用しないため、中空構造(内部冷却)にしやすい厚翼を採用したり耐熱性や熱衝撃・高温腐食に強い材料や形状となっている。

下記の画像はタービン動翼の断面構造。タービン動翼は高温だけでなく過大な遠心力も作用するため軽量化も要求される。

 

 

 

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1 COMMENT

散歩中の人

懐かしいNGVですね。現役の頃を思い出します。これは非常に程度がいい、もっと酷い熱損やクラックだらけの物も見てきました。きっと丁寧に扱われた経歴のエンジンなのでしょう。大切にされてください。

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