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メカのロマンを探究する会

【探究メモ】#3 特別全体公開

ジェットエンジンの構造解説の動画の中で、ちょっとだけATF3というエンジンが登場します。
このエンジン、構造がとても曲者なのでご紹介しておきますね。
動画は2026.09.12(土曜日)AM7時に公開の予定ですが、我慢できないのでこの記事だけ先に投稿します。

お題はギャレット製のATF3という小型の3軸ターボファンエンジンです。
3軸と聞くとロールス・ロイスのTrentなどと同様の構造を想像しますが、全然違うんです。

一般的なTrentやRB211の3軸ターボファンは画像①のような構造をしています。
前からファン-これは実質的に低圧コンプレッサーですね。
中圧コンプレッサー、高圧コンプレッサー。
そして燃焼室です。
タービンもガスの流れる順に低圧、中圧、高圧と順々に並んでいます。
ファンは低圧タービンで回され、中圧コンプレッサーは中圧タービンで回され、高圧コンプレッサーは高圧タービンで回されます。
そして排気はそのまま真っすぐに排気されます。
3本の軸は同心構造です。動画内では同軸と言っていましたが、こちらのほうが正確な表現のようですね。

ではATF3はどうでしょうか？
簡単な絵を描いて画像②としています。
流れの概要を示しただけなので、コンプレッサーやタービンの段数などは適当です。
これと実物に近いイラストの画像③を比べると、何となく構造が理解していただけるかと思います。
ガスの流れがえらく複雑になっていますよね。
順を追っていくと、ファン→中圧コンプレッサー→高圧コンプレッサー→リバースフローの燃焼室→高圧タービン→中圧タービン→低圧タービンという流れで、おかしくはありません。

繰り返しになりますが、燃焼室についてはリバースフローとなっています。
ジェットエンジンでは少数派ですが、そこまで希少ではありません。
このエンジンで特徴的なのは、3軸なのに高圧系統が独立している点です。
高圧系統のローターがターボチャージャーのような一塊になっていて、ここだけ取り外すことができました。
だからこの部分は短軸のジェットエンジン的な構造で、シンプルなんですね。
高圧部分と燃焼室は高温になるので低温部分よりもメンテナンスが重要です。
特に熱くなる部分だけを切り離せる構造にしたことで、整備性向上の狙いがありました。

また軸に視点を移すと…
Trentなどでは3重軸構造になっていましたが、この流れにすることで同心構造は低圧と中圧のみにすればいいんです。
さらに普通は低圧同士、中圧同士、高圧同士のタービンとコンプレッサーを接続しますが、
ATF3では中圧タービンで実質低圧コンプレッサーのファンを回し、低圧タービンで中圧コンプレッサーを動かすという、不思議な構造になっています。

さらに排気系統がポイントです。
燃焼ガスは後ろから前に流れていきます。
が、これはジェットエンジンなので、最後は後ろに排気しないとその分の推力がさせません。
そこで、画像③で示したように、カスケード…ようは細かいベーンの集合体で排気の向きを後ろに変えて排気されます。
この燃焼ガスの排気はファン排気とよく混ざるようで、赤外線探知対策にもなっていたようですね。

一方で複雑な構造は部品点数と重量の増加を招き、それにともなってコストも増大しました。
意欲的な設計ではあったものの、あまり売れないエンジンになってしまいました。

と、こんな感じでチャンネルメンバーシップでは本編の動画ではいろんな意味で盛り込めないようなお話をつづっていこうと思います。
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1 week ago | [YT] | 172

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