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【F-15 イーグル】F100-PW-100 エンジンのファンブレード

F-15‗F100エンジン

・制空戦闘機として活躍している F-15 イーグルに搭載されていたP&W F100 エンジンのファンブレードを紹介します。

 

F100-PW-100エンジンの概要

McDonnell Douglas

F-15 Eagle

F100-PW-100 FAN BLADE

エンジン概要
型式 Pratt and Whitney
F100-PW-100
最大推力 6,520 kgf
アフターバーナー(A/B時)10,590 kgf
ファン形式 スナバ―付・ファンブレード
ファン直径 0.88 m
ファンブレード長 0.28 m
ブレード枚数 40枚
ブレード材質 チタン合金
(Ti-8Al-1Mo-1V)
バイパス比 0.71
全圧力比 25
ファン回転数(N1) 11,500 rpm
コア回転数(N2) 13,200 rpm
搭載機種 F-15 Eagle

・マクダネル ダグラスが1972年にアメリカ空軍の制空戦闘用として開発したF-15イーグルは、世界トップクラスの性能を持つ重量20トン級の大型戦闘機。

 

高い機動性が要求される空中戦においても、大型の翼と2基の強力なエンジンよって高G旋回や複雑な機動飛行が可能でライバル機を凌ぐ性能を有している。また、戦術上はあまり有用ではないが、最大速度はマッハ2.5(スパロー4発・サイドワインダー4発搭載時はM1.78以下)という超音速飛行も可能。

 

空中戦・対地攻撃など様々な任務に対応できる機動性を実現するために開発された P&W F100-PW-100エンジンは、最大推力 6,500kgf(アフターバーナー作動時 10,500kgf)という凄まじいパワーを発生するが、エンジンの重量は1,370㎏と従来型のTF30よりも軽量で、推力重量比は8:1(民間機は 4~5:1程度)にもなる。

 

このような推力重量比を達成できたのは、ファンや圧縮機の高負荷化による全体圧力比の向上、タービン入口温度を1,400℃級(-229は1,600℃級ともいわれている)まで引き上げなど様々な改良によって可能となった。

 

そのエンジンパワーは、20トンのイーグルを理論上は加速しながら垂直に上昇させることも可能とされている。

 

画像:JASDF F-15 (F100-IHI-220E エンジン)

F100-PW-100 ファンブレードの画像

ファンブレード 1段目(#1)と高圧圧縮機 HPC 4段目(#7)のサイズ比較

画像からは伝わりにくいが、前縁は民間機のファンブレードよりも若干薄く鋭い形状となっている。

ブレードの振動を防ぐスナバーも、空気抵抗を低減させるため民間機エンジンよりも薄く鋭い三角翼となっている。

衝撃波の発生を後縁側に移動させる目的で、先端の翼型もスーパークリティカル翼に近い形状が採用されている。

ブレード根元側の翼型、先端側とは全く異なっている。

材質は民間機でよく使われるチタン合金(Ti-6Al-4V)ではなく、より耐用温度を上げたTi合金(Ti-8Al-1Mo-1V)となっている。

根元から先端へ滑から曲線を描くソリッド型スナバー付きファンブレード

ワイドコード化が主流となった現代では少し時代遅れ感もあるが、派生型の-229に関してもスナバー付きのブレードとなっている。

ファンブレードのサイズ

・ファンブレードのサイズは下記のとおりです。

エンジン型式 P&W F100-PW-100
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-8Al-1Mo-1V)
全長 280 mm
全幅 90 mm
重量 460 g

※若干の測定誤差があります。

参考:F-15J/DJ 機体&エンジン スペック

那覇基地フェスタ2019

・制空戦闘機として開発されたF-15イーグルは、強力なエンジンを2基搭載した大型戦闘機。

その性能は、必要な場合には最大速度 マッハ2.5まで達することが可能とされ、亜音速での空中戦における高G旋回など機動性が要求される場面においても、他の戦闘機を凌駕する高い性能を発揮する。

そのパワーの源が、2基の高出力アフターバーナー付きターボファンエンジン。

最大推力 6,500kgf(アフターバーナー作動時 10,500kgf)という凄まじいパワーを発生するが、エンジンの重量は1,370㎏ととても軽量に作られている。

これまでの航空自衛隊 F-15J/DJ戦闘機には、IHI(石川島播磨重工業)でライセンス生産されたF100-IHI-100が搭載されていが、現在はその改良型のF100-IHI-220Eが装備されている。

 

航空自衛隊(JASDF)F100-IHI-220Eエンジン

・作動領域が亜音速から超音速域までと幅広いF100エンジン(低バイパス比ターボファン)は、民間機(高バイパス比ターボファン)のファンブレードと比べると若干の違いがある。

例えば、ブレード前縁部は民間機用エンジンよりも薄く鋭く、ブレード先端の翼型は衝撃波の発生を翼の後縁部に移動させたスーパークリティカル翼に似た形状、材質は一般的な民間機エンジンで採用されているチタン合金(Ti-6Al-4V)ではなく、耐用温度を400℃程度まで高めた(Ti-8Al-1Mo-1V)など違いがある。

F100-100のファンブレード形状は、現在主流の-220/-220Eとほぼ同一に近い形状となっている。

F-15EやF-16に搭載されている改良型の-229は、推力増大のためファンブレードの形状が変更されていが、基本的には従来型と同じスナバー付きブレード形状で若干ワイドコード化されている。

-229は、バイパス比が0.72から0.38、全体圧力比も25から32、タービンブレード材質など様々な点が改良されている。従来の-100/-220/-220Eとは全く別物のエンジンといっても過言ではない。

 

F-15J/DJ 主要スペック
全長 19.4m
全幅 13.1m
全高 5.6m
空虚重量 12,900㎏
最大離陸重量 30,800㎏
乗員 1人(J型)/2人(DJ型)
最大速度 M2.5
航続距離 約4,600㎞
戦闘行動半径 約1,900㎞
エンジン F100-PW(IHI)-220E / F100-PW(IHI)-100
搭載数 2基
武装 20㎜機関砲
空対空レーダーミサイル
空対空赤外線ミサイル

 

F100-PW-100 -220E -229
形式 低バイパス比ターボファンエンジン
最大推力 6,520 kgf 6,623 kgf 8,080 kgf
アフターバーナー(A/B時) 10,590 kgf 10,780 kgf 13,240 kgf
構成
ファン3段 ファン3段 ファン3段
圧縮機10段 圧縮機10段 圧縮機10段
タービン
高圧2段・低圧2段
タービン
高圧2段・低圧2段
タービン
高圧2段・低圧2段
バイパス比 0.71:1 0.71:1 0.38:1
全圧力比 25 25 32
燃料コントロール アナログ制御 デジタル制御 デジタル制御
全長 4.85m 4.85m 4.90m
直径 0.88m 0.88m 0.88m
エンジン重量 1,370㎏ 1,476㎏ 1,737㎏

F-16 < F110-GE-100 > ファンブレード

F-16 < F110-GE-100 > ファンブレード|ファイティング・ファルコン【Block 30/40】

 

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