次世代ジェットエンジン技術の研究開発
所属 推進技術研究ユニッット、En-Coreプリプロジェクトチーム
発表者名 西澤敏雄、石井達哉、榎本俊治、正木大作、牧田光正、田口秀之、他
山根敬、山本武、北條正弘、賀澤順一、他

次世代ジェットエンジンの環境適合性を向上させる要素技術を開発・実証することで、国内ジェットエンジン産業の国際競争力の向上と成長・発展に貢献する。
⾼効率軽量ファン・タービン技術実証 (aFJRプロジェクト)
⾼効率軽量ファン・タービン技術実証 (aFJR: Advanced
Fan Jet Research, FY2014〜FY2017) では、国内のエンジン

軽量ファンブレード技術

軽量吸⾳ライナ技術

ファンのブレードに炭素繊維強化プラスチック(CFRP)を適⽤し、内部を中空にすることにより軽量化する技術を開発しました。CFRP中空ファンブレードの設計・試作、衝撃試験による耐衝撃性評
価、衝撃解析技術の開発を⾏いました。

エンジン⼒バーの内側に取り付ける吸⾳ライナに型成形可能な樹脂材を適⽤し軽量化と低コスト化する技術を開発しました。新しい素材の設計・試作と、強度・耐環境性・⾳響性能試験を⾏いました。

メーカーが実績豊富な「ファン」および「低圧タービン」について環境適合性を向上する技術を開発・実証し、次世代エンジンの国際共同開発において設計分担を狙える技術レベル
航空機のエンジンは、地球温暖化、⽯油資源の枯渇や、国際⺠間航空機関(ICAO)による環境基準の強化などにより、燃費が良く、CO2(⼆酸化炭素)やNOx(窒素酸化物)等の排気成分が少ない性能が求められています。今後20年間

樹脂製吸⾳ライナ供試体

衝撃解析モデル

耐衝撃性実証試験（⾼速衝撃試験機）

中空CFRPブレード供試体を⽬指した研究開発を⾏いました。

⾳響試験 (IHI無響試験室）

軽量メタルディスク技術

軽量タービンブレード技術

回転するファンを⽀えるメタルディスクで重要となる疲労寿命予測精度向上やディスク軽量化を⽬指して、加⼯シミュレーション技術を開発しました。

ファンの回転駆動⼒を発⽣する低圧タービンの重量増を抑制するため、耐熱複合材(セラミックス基複合材, CMC)を適⽤した超軽量低圧タービンに関する、過回転防⽌設計技術、フラッタ防⽌設計技術、寿命予測技術等の研究開発を⾏いました。

で航空輸送量が約2倍に増加すると予測される中、次世代エンジン技術の開発により環境負荷軽減に貢献することは⾮常に重要であり、乗客やエアラインなどユーザーからの要望が強い燃費低減技術の獲得によって、我が国の航空エンジン産業の国際競争⼒強化に貢献できます。
現在の旅客機に搭載されているターボファンエンジンは、CO2排出削減やエンジン騒⾳低減のため、⾼バイパス⽐化が⼀層進むことが予想されますが、⾼バイパス⽐化に伴ってファンとそれを回転させる低圧タービンの⼤型化を伴うので、重量増によって燃費改善効果を低下させないよう軽量化技術を導⼊し、ファンなどの要素効率を⾼めることが必要となります。

耐久性実証試験（回転強度試験機）

メタルディスク
供試体

加⼯シミュレーションモデル

CMCブレード衝撃破壊モデル CMC翼モデル回転衝撃破壊試験 タービン翼列全周衝撃破壊解析

⾼効率ファンブレード技術
⾼バイパス⽐化に伴い従来と⽐べて⼤きなファンがゆっくり回るようになることを利⽤し、ファンブレード⾯の境界層流れの層流域を広げて摩擦抵抗が少ない形状を設計し、ファン空⼒効率の向上をはかる技術開発を進めました。設計にはCFDシミュレーションを活⽤し、⾼効率ファンブレードを搭載した空⼒リグ試験を⾏って要素性能を実証しました。

aFJRプロジェクトでは、ファン及び低圧タービンの要素モジュールにおいタービンフラッタ試験供試体て、(1)ファン空⼒効率1ポイント以上の向上と、(2)ファン＋低圧タービンのタービン翼フラッタ実証試験

タービン翼フラッタ試験

10%軽量化を可能とし、耐久性や信頼性で従来と同等となる⾼効率軽量ファン技術と軽量低圧タービン技術を開発し、実証試験によりその有効性を確認しました。

空⼒リグ試験供試体

aFJRプロジェクトの後継事業である aFJR実⽤化促進事業(FY2018〜) では、

空⼒性能実証試験(回転要素試験設備）

層流・乱流遷移予測
CFDシミュレーション
衝撃破壊実証試験

国内メーカが進める実⽤化検討や開発事業に対する技術的な⽀援を⾏い、次期強度信頼性評価試験

CMCタービンブレードエンジン国際共同開発参画を可能とすることを⽬的として、aFJRプロジェク
トの成果のうち、軽量吸⾳ライナ技術について、F7エンジンを⽤いたシステ
ム実証により、技術成熟度をTRL6(システムレベル)に向上させます。

En-Coreプリプロジェクト（コアエンジン技術実証）

次世代ジェットエンジンの設計・解析技術開発（DANTE）

ターボファンエンジンの⼼臓部とも⾔えるコアエンジンは、ファンが推⼒を⽣み出す

次世代ジェットエンジンの開発に必要な設計・解析技術の向上、および要素データための動⼒源です。圧縮機、燃焼器、⾼圧タービンで構成されるコアエンジンのうち、ベースの構築を⾏っています。ICAOのCO2 排出規制強化に対応した次世代ジェットエン

特に燃焼器と⾼圧タービンはエンジンの中でも最も⾼温・⾼圧で、海外メーカーが強みジンの国際共同開発に備え、設計・解析技術を向上させ、国内メーカーと共有します。

を持つ部分です。国内メーカーの航空機エンジン産業におけるさらなる⾶躍のためには、最新開発エンジンに対して燃費２%向上を実現するための次世代ジェットエンジンの概この部分の分担の獲得が期待されます。そこで、NOx(窒素酸化物)やCO2(⼆酸化炭素)の念を提⽰することを⽬指しています。また、国際共同開発における、⽇本の優位技術を排出量を減らす技術で競争⼒を強化するため、新たなプロジェクトを準備しています。

創出するため、⾼性能圧縮機技術、低騒⾳化技術、複合材耐久性評価技術を開発します。

略称のEn-Core（アン・コア）は、Environment（環境）を重視したコア(Core)エンジン

エンジン⾼性能化技術： ⾼性能エンジン候補の燃料消費率と推⼒重量⽐を推算し、開発⽬標となる次世代エンジンシステムを提案します。

を意図しています。
En-Coreは、「超低NOxリーンバーン燃焼器」と「⾼温⾼効率タービン」の技術開発が主な課題です。
超低NOxリーンバーン燃焼器： これまでのJAXAとメーカーによる低NOx燃焼器の研究成果をもとに、研究室レ

⾼性能圧縮機技術： 超⾼バイパス⽐エンジンに適⽤する⼩型コアエンジンの⾼圧多段圧縮機について、⾼精度性能予測技術を開発し、要求空⼒性能と安定作動域の確保を両⽴させることを⽬指します。

ベルの性能にとどまらずエンジンに搭載できるように実⽤レベルを⾼めたうえで、世界で最もNOxの排出が少な低騒⾳化技術：

い燃焼器性能の実証を⽬指します。

テーク設計と⾼効率吸⾳デバイスを開発します。

⾼温⾼効率タービン：

複合材耐久性評価技術：

損失の少ないタービンによるエンジン効率の向上を⽬的に、タービン翼の空⼒設計技術、⾼温下での耐熱材料技術・冷却技術など、JAXAとメーカーの研究開発成果を結集して、海外メーカーと勝負でき超⾼バイパス⽐エンジンのナセル縮⼩に伴う騒⾳を抑制するためのデイストーション抑制イン

CFRPマルチスケール解析技術、CMC破壊シミュレーション技術の⾼度化を⾏い、複合材回転部品の設計に必要な寿命予測技術の開発、疲労寿命データベース構築を⾏います。

るタービン効率の実証を⽬指します。
いずれの課題でも、従来の耐熱⾦属よりも⾼温で使⽤できる耐熱複合材(セラミックス基複合材, CMC)を活⽤する予定です。En-Coreは本年度のプリプロジェクトフェーズを経て、本格実施に向けて準備を進めています。

超低NOxリーンバーン燃焼器

エンジン⾼性能化技術

⾼性能圧縮機技術

⾼温⾼効率タービン

コアエンジン
ターボファンエンジン

低騒⾳化技術複合材耐久性評価技術