民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化
Systematic Survey of Jet Engine Technology for Commercial Aircraft

4

勝又 一郎 Ichiro Katsumata■要旨
ライト兄弟による初の動力飛行の成功は、1 9 0 3 年 1 2 月 1 7 日になされたが、それは人類の古代からの夢を実現した瞬間であった。その夢は、僅か 1 0 0 年余りの期間に、世界中の多くの人が自由に安心して旅行できるまでに成長した。ある発明を契機にして、これほど長い間人類が夢に見ていた技術が、短期間に完成したのはジェットエンジンに負うところが大きい。
なぜ、それが実現したのか。そこには技術の系統化に関する二つの大きな特徴がある。第１は、発明当初から、国際間の情報交換が盛んに行われたことだった。それには、平和時の国際共同開発があげられるが、戦争時等における相手方の軍用機の利点と欠点を必死に追及した努力も含まれる。
第２の特徴は、人から人への技術の伝承が、常に行われていたことであった。ジェットエンジンの作動原理の基本は単純で、このことは発明以来変わらない。問題は、性能の向上と安全性と信頼性の確保にある。このこと
は、必然的に暗黙知の伝承が必要となる。つまり、優れた設計と製造の技術があっても、膨大な経験が的確に伝えられなければ民間航空機用のエンジンの型式承認を取得することはできない。本稿は、この二点に注目をしながら纏めた。
1 9 0 3 年を契機にして、世界中の多くの発明家が独自の飛行機を設計して、その性能を競った。当初のそれは、
いかに早く目的地に到着できるかで、競争相手は自動車だった。それが達成されると、次は長距離の安全飛行で、それは 1 9 2 7 年の大西洋横断飛行の成功で達成された。しかし、当時の航空機産業は採算性が悪く、郵便輸送
や遊覧飛行が中心であった。
その状況が一変したのは第２次世界大戦で、当事国の航空機生産能力は一気に向上した。各国の製造機数は現代をはるかに上回る数で、その間には、性能の向上と大型化が飛躍的に行われた。しかし、エンジンはレシプロ
で、ジェットエンジンは一部を除いてまだ実用レベルには達していなかった。
ジェットエンジン技術が急激に伸びたのは、戦後も続いた大国間の緊張によるもので、軍需予算の多くが、この分野の研究と開発に費やされた。そして、その完成された技術が民間航空機用に転用された。このために、新規の開発には多くの特殊性がある。そのことを、特に章を設けて説明した。
エンジンの大型化と信頼性の向上が、大洋横断に十分なまでに成長すると、国際間移動の需要の急上昇と共に多くのエアラインが乱立した。その中で、国家の威信を背負ったフラッグ・キャリアーと呼ばれるエアラインの力が強力になり、エンジン開発は、その要求によって大型化に重点が置かれた。またこの頃には、安全性の確保のために、
多くの国際間協定が結ばれ、更に排気ガスと騒音という環境問題の解決のための許容限度に関するルー
ルが、頻繁に見直されることになった。その結果、ジェットエンジン技術の高度化が絶え間なく続けられて今日に至っている。本報告では、この期間を 1 0 年ごとに分けて、第１世代から第７世代への進化の特徴を述べた。
また、設計、製造の各技術分野の系統化については、専門技術分野ごとに纏めた。さらに、同じガスタービン仲間である産業用との技術面における伝承についても述べた。
最後に、戦後の７年間の空白を超えて抱き続けられてきた、日の丸エンジンへの期待と、その実現に必要な事
柄についての考察と、残された課題として脱炭素時代への動向を示した。

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

341

■ Abstract

The first successful powered flight by the Wright brothers was made on December 17, 1903, themoment when humanity's ancient dreams came true. The dream has grown to the point where many
people around the world can travel freely and with peace of mind in just over 100 years. One significant
technology that has made this dream come true in such a short space of time is the jet engine.
There are two main distinguishing characteristics in the systematization of this technology that
explain how this was achieved so successfully. The first is the prolific exchange of information acrossborders since the technology was first invented. In peacetime, the international community worked
together on technology development. In wartime, countries were desperate to analyse the strengths andweaknesses of enemy aircraft.
The second is that people were constantly sharing the technology with each other. The basic working
principle of the jet engine is simple and has not changed since its invention. The issue is improving
its performance and ensuring its safety and reliability. This inevitably requires the sharing of tacitknowledge. In other words, even with superior design and manufacturing technology, it is not possible
to get type approval for a commercial aircraft engine without accurately communicating a vast amountof experience. This report focuses on these two points.
From 1903, many inventors around the world started designing their own aircraft and competingover performance. To begin with, the competition was to see how quickly one could reach a target
destination while competitors travelled by motorcar. Once that was achieved, the next step was safe
long-distance flight. This was achieved in 1927 with a successful crossing of the Atlantic. However, theaviation industry at that time was unprofitable and was centered on postal transportation and scenic
flights.
The situation changed completely in World War II, and the aircraft production capacity of thecountries concerned improved at once. The number of manufacturing machines in each country far
exceeds that of modern times, and in the meantime, performance improvements and upsizing havebeen made dramatically. However, the engine was a reciprocating engine, and the jet engine, with some
exceptions, had not yet reached a practical level.
Ongoing tensions between the great powers after the war prompted dramatic growth in jet engine
technology. A large portion of military budgets were invested into research and development in thisfield, although the resulting technology was put to use in civilian aircraft. This meant that the newdevelopments had a number of peculiarities. This report devotes a chapter to this topic.
Jet engines increased in size and reliability to the point where they could be used to cross oceans.
The demand for international travel grew, and airline companies flooded the market. The dominant
airlines became the so-called flag carriers, representing their respective nations. The primary focus ofengine development was increasing size to meet their demands. Around this time, many international
agreements were signed to ensure security, while rules on the maximum permissible limits of noise andemissions were constantly being revised to resolve environmental issues. As a result, enhancements
in jet engine technology have continued to the present day. This report discusses the advances injet engine technology decade by decade from the first generation to the seventh generation of thetechnology. In addition, the systematization of each technical area of design and manufacturing issummarized for each specialized technical field.
This report also notes the technology transfer with the similar field of industrial gas turbines.
This report concludes with a discussion on the expectations for the “Hinomaru” (Japanese flag)
engine that was put on hold for seven years after the war and what is necessary to realize it. One
remaining issue is the trends that will emerge in the era of decarbonisation.

342

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March■ Profile■ Contents
Ichiro Katsumata

１. はじめに……………………………………………… 344

国立科学博物館産業技術史料情報センター主任調査員

３. ジェットエンジンの成立… ………………………… 352

勝又 一郎
1970 年３月
1970 年４月
1972 年４月
1980 年４月
1982 年４月
1989 年４月
2000 年７月
2009 年６月
2010 年４月
2012 年９月

東京大学大学院工学系修士課程修了
石川島播磨重工業に入社
FJR710 デザインセンター設計システム班長兼務
RJ500 日本側 Chief Designer 兼務
V2500 日本側 Chief Designer 兼務
GE90 日本側 Chief Engineer 兼務
IHI エアロスペース代表取締役
博士（工学）東京大学よりその場考学研究所設立
日本経済大学大学院 特任教授（2017 退任）

２. ジェットエンジンの原理と初期の歴史…………… 346
４. 日本での実用化と７年間の空白…………………… 358
５. 民間航空機用エンジンの種類と構成要素… …… 367
６. 民間航空機用エンジンの進化の歴史… ………… 373
７. 民間航空機用エンジンの特殊性… ……………… 392
８. 民間航空機用エンジンに適用される技術… …… 399
９. 設計・開発分野における技術の系統化… ……… 405
10. 系統化調査のまとめと考察… …………………… 423
11. 結言と謝辞… ……………………………………… 431

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

343

1 はじめに技術の系統化すなわち伝承の方法は、大きく二つに

５.

航空機用エンジンの種類と構成要素分けられる。それらは、人から人への直接伝承と、書６.

民間航空機用エンジンの進化の歴史

籍や実物などのモノを介する伝承になる。人類が文明

７.

エンジン開発における特殊性を築き始めてから延々と続くこの現象の歴史につい８.

民間航空機用エンジンに適用される技術て、P.F.ドラッカーは、大きく 3 段階に分けている。

９.

設計・開発技術分野における技術の系統化

10.

系統化調査の纏めと考察（1）

人類の文明は、農耕と灌漑技術の伝承から始まり、そこから都市化、政治、軍事などの社会イノベーショとした。

ンが始まった。この時代は 1 4 0 0 年間も続き、その間は徒弟制度などによる、人から人への直接伝承だった。
そして、次の社会イノベーションは印刷機の発明によ

第 2 章から第 6 章までは進化の歴史を述べて、第 7章で様々な適用技術の特徴と特異性を説明する。

る大量の印刷物による技術の伝承で、この時から技術

ジェットエンジンの原理は、古代エジプト時代からが社会と経済の中心に据えられて、近代技術革命の時利用されていたが、エネルギー機械としての理論と構代になった。現代は、3 回目の社会イノベーションが造の特許が確立しても、実用化には多大な困難を抱擁

SNSにより始まっている。つまり、再び人から人へのしていた。それは、圧縮機とタービンの効率を自立運

伝承の時代に戻ったことになる。

転が可能になるまで高めることと、そのために必要な

現代の様々な科学技術の系統化を見ると、多くの場高温に耐えるタービン部の材料と加工法の開発の期間

合にはモノ（印刷物もモノの一つ）を介する伝承が多だった。しかし、第 2 次世界大戦の勝敗が航空機の能

いが、ジェットエンジンの場合には、圧倒的に人から力によるとの認識から、ジェット機の実用化は一気に人への伝承になる。それは、設計、製造、調達、保守進んだ。

の全技術領域にわたって共通しているように思われ

戦後の民間航空は、しばらくの間はレシプロエンジ

る。スマホなどの電子製品は、初期の製品の市場投入ンだったが、大出力のジェットエンジンでの大陸間横後に、その機能もハードも大きく進化する。それは、断が可能になると、一気に市場が広がり、主要国の国

世界中の多くの人がモノを介して得た知識と知恵の進

家の威信をかけての競争が始まり現在に至っている。

歩によって成されている。しかし、ジェットエンジン

第 9 章では、この間に行われた技術について、特にの場合は、機能は固定的であり、自然科学的には同じ設計・開発分野の進化についての系統化を述べる。な原則の下でひたすら性能と信頼性の向上に終始していお、新素材開発分野と部品加工技術については、紙面る。従って、その進化は技術者の経験によるものが多の関係でこの報告では割愛した。機会があれば別途報く、人から人への伝承となる。複数の国際共同開発を告する。

通じて得られた経験は、この世界は多くの産業分野と比べて異常に狭いということだった。

技術の系統化について、本稿で述べたいことがもう一つある。それは、メタエンジニアリングという観点

その反面、適用される技術分野は異常に広い。新型から見た系統化のあり方である。機能が固定的であり、のエンジンの開発のための設計には、大学の工学部と自然科学的にも固定された原則の下で、ひたすら性能

工学系大学院の研究科で学ぶすべての学問分野が適用と信頼性の向上に終始しているものがもう一つある。

されるといっても過言ではない。さらに、環境問題の

それは原子力発電（原発）だ。この二つの技術は、と解決、飛行機は怖いといった心理面での安心・安全性

もに広範囲の技術を総合的に纏めて 2 0 世紀中頃に急の問題など、社会科学分野も大きく影響する。

成長した。私は、常にこの二つの安全性と信頼性につそのような観点から、この報告書では大きく 9 つにいての比較を考えてきた。このような場合には、通常のエンジニアリングではなく、一つ上の次元（つまり分けて、説明を進める。

「メタ」）で思考する必要がある。この二つは、一見関

344

１.

はじめに

係が無いように見られるが、実は自然界で起こる通常

２.

ジェットエンジンの原理と初期の歴史の物理現象を、巨大な力で変えることにより実現した。

３.

ジェットエンジンの成立

一方は核分裂という現象であり、当方は巨大な構造物

４.

日本での実用化と空白の７年間を空気中に浮かし、かつ音速前後の高速で移動し続け

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. Marchるということである。従って、どちらも長期間にわたした。

る信頼性と安全性の維持継続が最重要課題となっていその違いは、心臓部である熱機関に関する信頼性のる。この二つの技術は、一旦事故が起これば重大事

向上と、致命的な大事故を起こさぬためのあらゆる技になり世界中の注目を浴びてしまうことも共通してい術の系統化が、常に国際間の話し合いと協調、そこかる。私が品質保証部門を担当した時期には、原発会社

ら成立する国際間共通ルールの取り決めと、その遵守の品質保証部門との定期的な意見交換会があった。しの強要を、半世紀以上にわたって続けてきたことが大かし、その数回の会議で私が認識したのは、彼我の大きく影響している。一方で、IAEAを始めとする原発きな違いであった。

関係の国際機関には、それらに匹敵する機能はない。

この二つが社会から受ける評価は、当初は航空機の同じように狭い世界であっても、このような系統化の方が安全性も信頼性も劣っていたが、現在では圧倒的違いによる結果についても示してゆこうと考える。

に航空機が勝っている。原発は益々高コストになり、更には世界中で将来廃絶の方向になってしまった。一

参考文献

方で、航空機は信頼性とコスト低減を同時に達成し、（1）P.F. ドラッカー「テクノロジストの条件―ものづ

世界中で多くの人が空の旅を楽しめる状態にまで進化

くりが文明をつくる」ダイヤモンド社（2005）

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

345

2 ジェットエンジンの原理と初期の歴史
ジェットエンジンは、高速で噴き出すジェットの反力により有益な運動を起こすもので、その起源は紀元

す力を得ることになる。ジェットエンジンも、これと全く同じ原理で航空機に加速度を与えている。

前のアレクサンドリアのヘロンが発明したアイオロスの球と考えられる。

2.2 ジェットエンジンの原理

2.1 ヘロンの装置と原理

飛行機が高速で飛べる原理は、単純に考えれば作用と反作用だけの問題となる。つまり、プロペラ機やアイオロスの球（アエオリピル/aeolipile）（図2.1）は、ジェット機と扇風機は同じ原理になっている。
（図2.2）

一般的にはヘロンの蒸気機関と呼ばれているが、ウィ

扇風機は風が発生しても動かないが、それは発生する

トルウィウス（紀元前 8 0 年ごろ-紀元 1 5 年）は アイ

力が弱く、扇風機自身の重量による台座の摩擦力に勝

オロスの球について「アイオロスの球は中空の真鍮製てないからで、もし車を付けた台座に乗せれば、風と容器で、1 つの小さな開口部があり、そこから中に水（2）
反対方向に動く。
同様に、プロペラ機でも、プロペを満たす。容器の水を火の上で熱すると、ささやかな

ラの回転数が低いときには、発生する力は弱く、ブレー

風が放出される。水が沸騰してくると、激しい風が吹

キによって停止している。

き出してくる」と記している。
原理的には、羽根のない簡単な半径流蒸気タービンなのだが、ジェットの力を直接に使っていることで、ジェットエンジンとも云えるのではないだろうか。
Lord Kings Norton は、「WHITTLE the True
Story」（1）のまえがきで、「his aeolipile, which was asimple form of turbine driven by jet propulsion」と述べている。

図 2.2

推進に貢献する反作用（2）ジェット機の場合も同様で、エンジンがアイドリン
グ（待機状態での運転）の時には飛行機は動いてはならない。そのために、エンジンのアイドリング時の出力は、定格の 1 %以下に抑えなくてはならない。実は、このことは設計上少し難しい。なぜならば、エンジンが自立回転をするのは、タービンが発生する軸力と、圧縮機に加えられる軸力とが一致した時であり、その状態ではまだ回転数は低く、エンジン内の空気の流れは不安定なままである。特に、ファンジェットエンジ
ンでは、最前部にあるファンを通過する空気の大部分
図 2.1

346

アイオロスの球は、タービンでの仕事をせずに、そのまま後方に噴出されて推力になってしまう。従って、アイドリング時

ヘロンは、その球形容器の回転軸にロープと滑車をには、コアー側を流れる空気を熱力学的によほどの高取り付け、ロープを巻き上げることによって寺院の扉効率で作用させないと成立しない。さらに、着陸時にを自動的に開いてみせたとの説がある。この力の原理

はフライトアイドルで着陸態勢のまま進行中に、何らは単純で、作用と反作用だけの問題となる。つまり、かの異常事態が発生し場合には、所定時間内に最大出ある物体から作用力を発生させて、その反作用で動か力の 9 5 %まで急加速ができなければならない。この

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. Marchように、ジェットエンジンでは通常のガスタービンで

（4）
に示す。

は求められないいくつもの特殊条件がある。そのことについては第 9 章で述べる。
ジェットエンジンはガスタービンの一種であり、その基本はブレイトンサイクルとして 1 8 7 2 年にブレイトン（George Bailey Brayton、1 8 3 0 - 1 8 9 2）によって熱機関として考案された。当初は、圧縮工程と膨張工程をシリンダー内のピストンで結ぶもので、ターボ式ではなかった。
このサイクルは、比較されるオットーサイクル（ガソリンエンジンの原理で 1 8 7 7 年に考案）とディーゼ
ルサイクル（ディーゼルエンジンの原理で 1 8 9 2 年に

図 2.4考案）より早くに発表されたのだが、有効な仕事を取タービン入り口温度と熱効率の関係（4）り出すためには、構造が複雑になることと、定圧燃焼を維持することが困難と見なされて実用化が遅れた。

2.3 自立運転の成功

しかし、連続サイクルが可能な回転式の圧縮機とタービンが開発されて連続燃焼が容易になると、ガスター
ビンとしての開発が一気に進むことになった。しかガスタービン自身の自立運転は、タービンで得られし、その構造と必要な出力を得るための各要素の性能

る回転力が、自己の圧縮機を回すための力を上回るこ向上が難しく、実用化は20世紀からであった。一方で、とで成立する。その残りが動力となって利用されるの1 9 世紀には多くの熱機関が発明されて、順次実用化

で、従って、圧縮機とタービンの効率が高くないと必が進められた。その間の年表を図 2 . 3 に示す。

要な出力を得ることはできない。実は、エンジンのス

また、ブレイトンサイクルでは、一般的に温度比とタートからアイドリングまでの熱力学サイクルの安定

圧力比が高くなるほど熱効率は良くなる。従って、気がもっとも難しい。従って、スタートからある回転数

圧も気温も低い高空であっても、地上と同じ温度比とまでは、スターター（補助始動装置）による補助が必

圧力比であれば、熱効率を保つことができる。また、要になる。このために、自立運転の成功までには、長全 体 性 能 の 向 上 は、タービンの入り口温度（TIT ;い年月と多くの失敗が重ねられた。

Turbine Inlet Temperature）とそれに応じた圧力にまた、ジェットエンジンの場合には、タービン出口より実現する。要素のポリトロピック効率を 8 8 %とで高速なジェットを噴き出すための圧力が維持されて仮定した時のマッハ 0 . 8 での巡行時の熱効率を図 2 . 4

いなければならず、しかも、安全のためには、いずれ

年

事項

ブレイトン・サイクル

1791 ジョン・ハーパーがＧＴの熱サイクルの特許を取得

熱力学的な特許の取得

1824 S.カルノー（仏）がカルノー・サイクルを発表

熱力学的理論1860 ジャン・ルノアールが２ストローク機関を完成
1872 ジョージ・ブレイトンが機関の特許を取得

オットー・サイクル
熱力学的理論ディーゼル・サイクル
熱力学的理論

初期機関の完成
機関の特許を取得

1877 ニコラウス・オットーが特許を申請

機関の特許を取得

1885 ダイムラーがオートバイを開発

乗り物に適用1891 ルヴァソール社（仏）が本格的な自動車を製造

自動車の製造1892 ディーゼル（仏）が特許を取得

特許の取得

1893 ディーゼル（仏）が圧縮着火機関を考案し実用化機関を完成

1902 MAN社（独）がディーゼル・エンジンを量産開始

量産の開始

1903 エリング（ノルウエー）がガスタービンを完成

ガスタービンの実働

1929 フランク・ホイットルが特許を作成

ジェットエンジンの特許

1937 フランク・ホイットルがジェットエンジンを完成

ジェットエンジンの完成

1939 ドイツでジェット機が初飛行

ジェット機の初飛行

図 2.3

ブレイトン時代における熱機関の歴史

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

347

の状態からでも急加速が安定して行われることが要求される。従って、更に高い効率と安定性が要求される。
英 国 人 フ ラ ン ク・ ホ イ ッ ト ル（Frank Whittle、
1 9 0 7 - 1 9 9 6）は空気が希薄な高空を高速で飛ぶ航空
機にはジェットエンジンが必須の機関であること主張
し、特許を出願して自ら試作を繰り返し、ついに自立運転に成功した。その後、当時戦禍の中にあった欧州
で、ジェット戦闘機用のエンジンとしての開発競争が急速に進み、彼は、その功績により英国女王よりサー・
フランクの称号を得て、ターボジェットエンジンの先

図2.6

実験中のホイットル（１）

覚者として讃えられている。
2.3.1

ホイットルによる成功

彼は、英国空軍大学（Royal Air Force College）の
飛行士官候補生として勉学し、優秀な成績で卒業後ケ
ンブリッジ大学工学部に派遣された。彼は、グリフィスが主張する軸流式ターボプロップエンジンではな
く、構造が簡素な遠心式ターボジェットこそが早期の戦力化に適する、と反駁する論文「航空機設計の展望」（Future Developments in Aircraft Design）を 1 9 2 9年に軍需省に上申し、翌1930年1月これを特許（Patent
3 4 7 2 0 6）として出願した。そこには、図 2 . 5 に示さ（1）れる基本図が示されている。

図2.7 最初のホイットルエンジン（１）ホイットルは、その後WU Model 2（図 2 . 8）とWU
Model 3（図 2 . 9）を製作し、実験を続けた。しかし、研究資金不足のために必要とされる要素試験は行え
ずに、いきなりエンジン試験を繰り返すことになり、ジェット戦闘機への搭載への道は厳しかった。
彼は、第 2 次大戦後の 1 9 7 6 年に、待遇改善を求めて米国に移住した。彼が再び英国に戻ったのは 1 9 8 6
年 8 月、長年の業績が讃えられてSir Frank とLady
図2.5ホイットルの特許に示された図面（１）Whittleとしてであった。Whittle 夫妻は、英女王とアフターヌーン・ティーを共にし、英国首相から表彰さしかし、彼のアイデアは当時の技術では実現が不可れた。
（図 2 . 1 0）そこには、「2 0 世紀の偉大なエンジ能と考えられ、諸権威から逆風を受けた。そのために、ニアであり、我々の生活を変え、過去には考えられな

航空省はわずか 5 ポンドの更新料を払わずに、特許は（1）かった旅行を可能にした」と記されている。

失効した。そこで、彼は 1 9 3 5 年に改めて実験用ター
ボジェットの特許（Patent 4 5 9 9 8 0）を申請した。そして、
1 9 3 6 年にPower Jet Ltd. を設立し、
WU（WhittleUnit）シリーズの実験用エンジンを次々に製作し、実験を続けた。最初の仕様は、圧縮機効率 8 0 %、ター
ビン効率 7 0 %、燃焼器出口温度 1 0 5 2 K、推力は 6 3 0
kgとされていた。その時の様子を示す写真と図が残されている。

348

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March

図2.8

ＷＵ Model２（1）う結論に達した』。（p. 1 1）
また、当時の大学側との軋轢に関しては、『数年間の実地の経験を経て大学に入ったということは、いろいろの場合に大きな利益であった。何故なら私自身の経験の中で遭遇した多くの現象について、その理由を知りたいという強い願望を抱いていたからである。勿論、私の最大の関心事は航空工学に密接に関係した問題であった。私にとっては極めて実際的な意義をもっているような諸問題が、学校から直接大学に進んだ
図2.9

ＷＵ Model３（1）

人々から見ると、むしろ学問上丈の問題と思えるらし
（6）
かった。』
（pp. 4 3 - 4 4）と述べている。このことから、彼が特許の提出時点から、最終目的であるジェット機の飛行を念頭に置いていたことが分かる。
ジェットエンジン搭載機による初飛行は、1 9 4 1 年
5月15日にグロースター・ホイットルE28-39（図2.11）
により達成された。1 9 3 0 年の実用機の特許から 1 1 年が費やされたことになる。その間の事情は、英国の機械学会誌に投稿された次の論文に詳しく述べられている。そこには、5 8 の図表と写真が掲載されている。
THE FIRST JAMES CLAITON LECTURE“The
Early History of the Whittle Jet Propulsion Gas
Turbine”Int. Mech E,（1 9 4 6）

図2.10

2.3.2

英国の首相から表彰（1）ホイットルエンジンの初飛行までの道のり

ホイットルは、1 9 5 3 年自伝を執筆し「Jet, the Storyof a Pioneer」と題して発行した。この書は翻訳されて（6）「ジェット、ある先駆者の話」
として発行されている。

その中には、技術者への示唆に富む話が述べられているので、一部を引用する。
最初の特許の申請については、『科学課目の課
題 と し て、 わ れ われは学期毎にーつの論文を 書 か
ねばならなかった。第 4 学期のとき、私は“Future
Development in Aircraft Design”という題目を選ん

図2.11

グロースター・ホイットルE28-39（8）だ。この課題がジェット推進に関する私のその後引続最初の実験機から実用機に至るまでの試験機のく仕事の事実上の出発点となったものである。この下

設 計 ― 製 造 ― 試 験 の す べ が、「Diagram Illustrating

調べをしている間に、非常な高速と、大きな航続距離

the Principal Events in Early History of the Jetとを同時に満足させようとするならば、空気密度が小Propulsion Gas Turbine」として纏められている（図さく、したがって速度に対する空気抵抗が大巾に減ず

2 . 1 2）。そこには、実験の総運転時間は 1 , 0 0 0 時間にるような、高高度を飛行することが必要である、とい及んだことが示されている。

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

349

図2.12ホイットルエンジンの試験運転の年表（8）図 表 中 で 注 目 さ れ る の は、 実 験 用 エ ン ジ ンW. 1

筆者の推定ではあるが、ホイットルは、ジェットエとW. 1 .Xの 複 雑 な 動 向 で あ る。
「SENT TO   G.E.C  

ンジンの構成要素である、圧縮機、燃焼器、タービン

LYNN, Mass. OCT. 1 9 4 1」とある。つまり、母国でなどの基礎試験の積み重ねが無ければ、確かなエンジある英国から米国に引き渡された。その間の事情は詳

ンを設計することはできないことを確信していた。一

しくは述べられていないが、本文による経緯は以下の方で英国では、そのために必要な十分な資金も援助もようにある。

得られないことを、過去の経験から認識していたので

1 9 4 1 年 初 め にGloster Aircraft Companyに よ りはないだろうか。つまり、技術の伝承に関して当時のE 2 8 の機体が完成し、WX 1 が搭載された。初回試験

英国には大きな問題が存在していた。しかし、大戦中では滑走路でのタキシング中に、わずかに地表を離れという非常事態ではあったが、独空軍の爆撃を避けるたとある。初飛行は 5 月 1 4 日に行われた。ここに至ための選択という事情があったとはいえ、有能な頭脳

る経緯については、1 9 3 9 年に空軍省から、一切の基と試験機に関するすべてを米国に移す決断をした英国

礎試験を中断して、実用機による試験飛行用のエンジ

政府の判断は正しかった。

ンとしてのデータを取りそろえることが要求された。
そのために 2 5 時間の特別なカテゴリーのテストを短史上初の飛行

期間で完結しなければならなかった。その結果は、エ

一般には、上記のホイットルエンジンによる初飛行

ンジンの回転数―燃料消費率―排気温度のグラフが示が有名だが、実際には、それに先行したジェット機がされている。試験飛行用の機体に搭載する燃料は、全あった。それは、ドイツのハンス・フォン・オハイ

体の軽量化のために最小限でなければならない。

ンが主導したHeS 3 Bエンジンを搭載したハインケル

試験機の概略が図に示されている（図 2 . 1 1）。いず
れのエンジンも、短期間で設計・製造され、試験運転に供されていることが分かる。
さらにアメリカへの輸送に関しては、次のような簡社のHe 1 7 8 機で、初飛行は 1 9 3 9 年 8 月 2 7 日だった。
英国よりも 2 年先行していたことになる。
しかし、第 2 次世界大戦に実戦配備されたのは、ともに 1 9 4 4 年の半ばであり、ドイツの 2 年間の先行は、単なメモ書きで済ませれている。

独国の敗戦もあって独国航空機産業にはあまり生かさ『英米両国政府のアレンジにより、WX 1 機とW 2 B

れなかった。彼が製作に関与したHe 2 8 0 が独空軍にに関する図面一式、Power Jet社の小チームが 1 9 4 1

採用されずMe 2 6 2 が採用されたために、ジェットエ

年秋にGeneral Electric社のLinn工場に送られた。集ンジンの実用化が進まなかったのであった。
一方で、次項で述べるように、日本のジェットエン

中開発テストの為である。
』

350

2.3.3

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March

ジン技術開発の黎明期に独国のジェットエンジン断面

参考・引用文献

図がもたらした恩恵は大きなものがあった。彼は後に（1）John Golley“WHITTLE The True Story”

米国空軍航空宇宙研究所で所長としても活躍し、数件の先端的な米国プロジェクトをリードし、退職後はデイトン大学で研究室を創設・維持して後進の米国若手技術者を指導した。

Airlife Publishing Ltd.（1987）（2）吉中司「数式を使わないジェットエンジンの話」

酣灯社 pp.16-17（1990）（3）吉田英生「George Brayton とその時代」日本ガスタービン学会誌 , p.126（2009.5）

2.3.4

日本における初期の研究

わが国におけるジェットエンジンの開発は、種子島
時休（1 9 0 2 - 1 9 8 7）海軍大佐の夢から始まったと伝（4）八島聰「最近の航空エンジンの動向」日本航空

宇宙学会誌 , p.230（1992）（5）岩井裕（抄訳）、「Whittle Turbojet の開発」日

えられている。彼は昭和 9 年（1 9 3 4）に「航空ガスター

本ガスタービン学会誌 , pp.134-139（2008.5）

ビン」という論文を発表し、それをもって昭和 1 1 年（6）Sir F. Whittle 著、荒木四朗他訳「ジェット・あからパリ駐在の航空監督官として 2 年間在欧した。
昭和 1 3 年に帰国後、直ちに海軍航空技術廠発動機部で試作エンジンの研究を開始した。しかし、実機の製作に取り掛かれたのは、昭和 1 7 年からであり、翌る先駆者の話」一橋書房（1955）（7）小茂鳥和夫「ホイットル自伝より」日本ガスター
ビン会議誌 , pp.40-46（1975）（8）THE FIRST JAMES CLAITON LECTURE

年ようやく自立運転に成功した。この時のエンジン名“The Early History of the Whittle Jet Propulsion

はTR- 1 0（後にネ 1 0 と改称）で、この瞬間が日本で

Gas Turbine”Int.MechE, Vol.152, p.419（1946）

最初のジェットエンジンの産声であった。
ネ 1 0 エンジンは、その後回転数を落とすなどの改良を加えて、
ネ12Bとして30台の生産が決定されたが、間もなくドイツから実用機の図面が入手できるとの情報があり、中止された。

図2.13

TR-10 ジェットエンジン概念図（2）

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

351

3 ジェットエンジンの成立
現代の大型の民間航空機はすべてがジェットエンジ

ガソリンエンジンで飛行機を飛ばすには、プロペラ

ンだが、その技術の系統化を語るには、プロペラ機かが必要になる。つまり、推力を発生させるための動力

ら始めなければならない。ジェットエンジンの基本で源としてはエンジンとプロペラのセットが必要になあるガスタービンは、高効率な要素技術を必要としてる。飛行に関しては、当時すでにグライダーの技術がおり、それらは理論と実験室的には 2 0 世紀前半にはあり、ライト兄弟の成功の要因は、安定した動力に加確立していた。そして、第 2 次世界大戦を境に、軍用

えて、機体の安定性と操縦性の獲得だった。

機としての実用化は大いに進んだのだが、経済的な性

彼らは、スミソニアン協会への手紙で、飛行に関す能と信頼性が十分に出せず、民間航空機としてプロペる多くの文献を入手した。また、自身でグライダーをラ機の市場を代替えするのは容易ではなかった。

製作して、1 0 0 0 回以上の滑空を経験して安定性を学

そこで、軍用機としての開発と実績とを民間機用んだ。最後に、動力装置に移り、4 0 0 0 cc 1 2 馬力のジェットエンジンに転用する方法が選ばれた。そのこ

エンジンを完成した。そのエンジンで、左右のプロペとは民間航空機の発達の状況を一変させた。特に、大ラをチェーンで結び動力装置を完成させたのだが、片陸間飛行の実現には高速で高々度まで飛行可能なエン方を逆掛けすることで、左右のプロペラを逆回転させジンは必須の動力源だった。

（1）て安定性を得ることができた。

3.1 プロペラ機の時代
プロペラ機は、小型から大型まで非常に多くの機種が開発された。当初は、自動車と小型機による遠距離
間の到達時間競争だったが、次第に大型化して長距離を飛べるようになった。本稿では、現代と近未来に繋がってゆくジェットエンジンの技術の系統化が主題であるので、プロペラ機については、トピックス的な項
目にとどめる。
3.1.1

動力航空機による人類の初飛行

図3.1

ライトの直列４気筒水冷エンジン（1）

図3.2

ライト機のチェーンドライブ図（1）

動力航空機による人類の初飛行は、1 9 0 3 年 1 2 月
1 7 日にライト兄弟によって行われた。風速 1 5 メート
ルで離陸し、4 0 メートルを飛んだと云われている。
この時のエンジンは、直列四気筒の水冷式ガソリンエ
ンジンだった。
ガソリンエンジンは、オットーガス機関に始まる。
それ以前の動力は、もっぱら蒸気機関だったが、ボイラーの爆発事故などが多発し、より安全な内燃機関が求められていた。オットーガス機関は、当初は工場用の動力として用いられたが、燃料をガソリンにすることで、自動車に多用されるようになり、一気に需要が

352

3.1.2

航空機用エンジンメーカーの誕生高まった。しかし、当時の自動車には、軽量、高出力

当初は機体メーカーがエンジンも製造したが、やがの要求は高くなく、馬力当たりの重量は、蒸気エンジてエンジン専門メーカーが誕生した。そこから、性能ンと大差はなかった。しかし、小型化にはガソリンエが向上し 1 9 0 7 年 7 月には、英仏海峡横断に成功した。

ンジンが圧倒的に有利であり、航空機用の動力源としエンジンは、3 気筒扇形だった。機体名称は、ビレリて適していたと云える。

オ 1 1 で、1 9 1 0 年にはアルプス越えにも成功した。英

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March仏海峡とアルプス越えは、ヨーロッパ内の軍事路とし

3.1.4

特許権の影響ても重要な意味を持っている。この頃から航空機は、

1 9 0 0 年代の初めは、特許の全盛期と呼ばれている。

郵便や旅客の輸送ばかりでなく、偵察能力なども含め、エジソンが膨大な数の特許でビジネスを成功させる

軍事的にも重要なものとなった。
（pp. 4 1 - 4 2）と、その気運が一気に高まった。ライト兄弟も特許に（1）固執した。カーチスが航空機を商売にしようとすると、
3.1.3

ロータリーエンジン（星形エンジン）

すぐに特許侵害の異議を唱えた。異議は裁判となり、

1 9 1 0 年 1 2 月に、徳川好敏大尉が日本における初飛

長く続くことになる。しかし、このために米国ではそ行を達成した。機体は、アンリ・ファルマンでエンジの後の進歩が遅くなり、ヨーロッパが独り勝ちの開発

ンはロータリーであった。エンジンのクランクシャフ（1）
競争がすすめられることになってしまった。
（pp. 3 4 -トが直接プロペラと結合されているので、回転を安定

3 5 , 5 1）させるためのフライホイールが必要なく、かつエンジ

ライト兄弟の場合は、その機体が改良に向かずに周

ン内の上下動が、星形に配列された複数のエンジンに

辺特許を出せなかったが、エジソンの場合は、エジソより相殺されるので、振動を大幅に減らすことができン発電会社の利益を投入して、技術開発を継続的に進た。以後は、
この星型エンジンが主流となっていった。

（1）
め、そこから特許を量産する体制を整えたことによる。

（1）（pp. 4 4 - 4 8）

（pp. 3 6 - 3 7）
このことは、現代にも当て嵌まる。特許の独占により利益を得ることが多いのだが、一方で、早期の公開が世界の発展に貢献した例も少なくない。ジェットエ
ンジンの場合は、特殊材料の使用量が他の産業に比べて極端に少ない。そのために、新材料を独占すると材料データの統計値や加工法の進化が遅れる傾向にあ

図3.3

徳川大尉の日本初飛行の地記念碑と徳川大尉の胸像（代々木公園内にて筆者撮影）る。つまり、早期に多くの技術者に当該技術が採用されることにより、更なる技術の進化が促進されて、全体の能力が一気に高まることを、特許の独占使用が抑えてしまうことが起こる。特許戦略についても、長年の経験が重要になる。

国際エンジン開発から得られた教訓（その1）特許論争の使い方（3）1970年代中頃の通産省大型プロジェクトFJR710/20が行われていた時代は、すでにBoeing 747などのジャンボジェット機の最盛期で、オーバーホウルなどから、実機のタービン翼の冷却構造なども明らかになってきた。そのようなときに、事前に提出した精密鋳造の冷却構造の特許が審査の時期を迎えた。
それ以前にも、いくつかの特許を提出していたが、特に問題はなかったが、これに関しては特許庁から「異議申し立てがありました。」との通知が来た。内容から異議の申し立てはGEからのものであることは明白だったが、私は、彼我の違いを説明する回答書を直ちに送った。しかし、再度の異議申し立て書が送られてきた。そのような往復が3回は繰り返されたと思う。そして、最終的には「冷却性能の飛躍的改善は
伝熱工学的に明らかなので、その他の部分にGE社の特許と同じ構造が含まれていても、全体としては明らかに新発明である。」との意見が採用されたようであり、めでたく登録された。
この特許の冷却構造は、以降の多くのタービン翼（CF6-80A、E3など）に応用されているのだが、量産に至らずに金銭的な収入にはならなかった。しかし、たとえGEが相手であろうとも、とことん議論を尽くすというこの時の経験が、以降の国際プロジェクトのV2500とGE90では大いに役立った。意見が対立する
ときには、先ずは反論をすること。それに対する反論にも、更に反論をすること。少なくとも3回はこれを繰り返さなければ、お互いの力を理解し合うことはできない。そして、国際共同開発プロジェクトにおいては、この「お互いの真の力を見極めること」が、真の協力体制を築くうえで最も重要なことの一つである。

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

353

3.1.5自動車に勝る速度が求められた

空を飛ぶDC- 2 機は、日本で切手になった。（図 3 . 4）

当時の飛行機は、飛行速度が遅く、向かい風時には平均速度で自動車と同等だった。かつ、エンジンの信頼性は極端に低く、燃料ばかりを大量に必要とする代物だった。そこで、飛行機と自動車でのスピード競争が始まった。
時 速 2 0 0 kmの 壁 は、1 4 気 筒（7 気 筒 の 複 列 ） で
1 8 0 馬力のエンジンを搭載したデベルヂュッサン機により 1 9 1 3 年に突破された。ライト兄弟の初飛行からわずか10年の経過は、技術競争の激しさを示している。
しかし、瞬間的な速度とは別に、民間用旅客機に求

図3.4 1937年に発行された飛行場整備寄付金付愛国切手

められるのは長距離飛行の平均速度になる。この記
録は、エンジンの強力化により急速に伸びた。1 9 1 3

3.1.7

長距離飛行の信頼性問題

年レベルでは、1 6 0 馬力のGnome 1 4 エンジン搭載機

この時代の飛行機の信頼性は、もっぱらエンジンがの時速 7 3 . 6 km/hだったが、1 0 年後の 1 9 2 3 年では、飛行中に止まるかどうかだった。「エンジンが止まる

4 6 5 馬力エンジン搭載のカーチスR 3 機が 2 8 5 . 5 km/と、飛行機は石になる」との名言がある。この問題は、

hを 達 成、 さ ら に 1 9 3 1 年 に は、2 7 6 9 馬 力 のRolls-

IFSD（In Flight Shut Down）」と呼ばれて、今世紀

Royce エ ン ジ ン 搭 載 機 が 5 4 7 . 3 km/hを 達 成 し た。

初めまで延々と続いたエンジン設計と製造上の大問題だったので、後に別項を設けて詳述する。

（1）（p. 1 1 3）

この時のエンジンの進化については、後章の図 6 . 3

この時代のIFSDの原因の多くは、高圧電流を必要に示す。このように、航空機の速度が圧倒的に勝ることする点火系統と、エンジンの冷却系統だった。ラジとが示されて、民間用旅客機への期待が高まった。

エターの水漏れは、1 9 6 0 年代の乗用車でもたびたび経験されていた。この問題は、1 9 3 0 年代に冷却水を

3.1.6

最初の実用旅客機（1）
エチレングリコールに変更して解消された。
（p.124）

飛行機の性能と信頼性が向上し、旅客機製造の機運が俄かに高まった。そのような中で、経験のなかった

3.1.8

日本でのプロペラ機の発展

新興メーカーのダグラス社がDC- 1 の開発を始めた。

この時代の日本は、日清・日露の戦争に勝利し、まボーイング 2 4 7 に遅れること 5 ヶ月あまりの 1 9 3 3 年

さに富国強兵時代の只中にあり、航空機に対する開発

6 月に初飛行を行った。カーチス・ライト社の 6 9 0 hp

熱は異常なものであったと推察される。中でも、軽快（Wright R-1820）のエンジンで12座席の旅客機であっ

機敏な戦闘機と長距離飛行が可能な輸送機は重要視さた。その性能・機能において、多くの点でボーイングれたために、多くの機種がほぼ毎年登場することに

2 4 7 を上回ったが、小型すぎたことから 1 機のみの試なった。

作に終わった。

1 9 3 7 年には三菱 9 6 式陸上攻撃機が、中国本土に向TWA社は、DC- 1 のエンジンを強化し、機体長をかって長距離渡洋爆撃を行い、世界中を驚嘆させた。

1 8 インチ延長して 2 座席増加の 1 4 座席にした機体をさらに、1 式陸上攻撃機では、長大な航続距離のため

2 0 機注文した。これが量産型のDC- 2 となった。

に、独自の艦隊護衛行動が可能になった。これらは、機種選択競争はこの頃から始まり、以降、「スポー
ティーゲーム」と呼ばれる熾烈な戦いが現代まで続いエンジンの出力と燃料消費率が飛躍的に向上したことを示している。

ている。新機種が、有力なエアラインに選ばれるかど
うかは、
常に企業全体の死活問題になる。このことは、後の章で解説する。
DC- 2 は、TWA社に続いてKLMオランダ航空など

354

3.2 プロペラ機からジェットエンジン機へ

他の航空会社からの受注にも成功する。KLMオラン

プロペラ機の性能と信頼性が許容できるまでに増ダ航空は植民地であるジャワとの長距離定期便に就航し、多くの実用機が商用飛行に用いられ、エアライン

させ、国際旅客航空網が作られ始めた。日本では日本の収益性も向上した。一方で、更に高空を高速で飛行

航空輸送が 8 機を輸入して運用した。日本アルプス上する要求は、軍用機の世界で急速に高まった。単に目

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March

標を爆撃するだけならば、ロケットでも良かったのだ

3.2.2

ジェット旅客機の導入

が、パイロットが乗る戦闘機としてのジェット機は、米国のダグラス・エアクラフト社は 1 9 2 1 年 7 月に制空権を握るための必須の条件であり、第 2 次世界大設立された。同社は、1 9 2 4 年に世界初の世界一周飛

戦中の英米独日のそれぞれの国で、国家を挙げて開発

行（ダグラス ワールド クルーザー）を行って社名をがすすめられた。その結果、大戦の終末期には、いく広めた。1 9 2 0 年代後半には軍用機市場での地位を確

つかのジェット機が実用化への道を進んだ。その技術保し、水陸両用機市場にも乗り出した。その後は軍は、終戦と同時に一気に民間機に適用されることに用機の量産で会社を拡大して、1 9 3 3 年に民用双発機なった。

DC- 1 と、翌年にDC- 2 を製造し、続いて 1 9 3 6 年には有名なDC- 3 を開発した。

3.2.1

パンナムの登場とその影響力

DC- 3 はダグラスの民間部門を一躍トップシェアに1 9 2 7 年 3 月に実業家グループによってパンナム社

した上に、軍の輸送機C- 4 7 のベースになった。その（パンアメリカン航空）が設立された。キューバへの後継機であるDC- 4 もベストセラーとなり、DCシリー

航空郵便から始めたが、その後カリブ海路線、南アメズは近代的な旅客機の代名詞となった。多くのダグラ

リカ路線を開発し、1 9 3 0 年代には路線網をヨーロッス製航空機は非常に耐用期間が長く、DC- 3 やDC- 4

パやアジア太平洋地域をはじめとした世界各国へ拡大

は 2 1 世紀初頭の今日も少数は現役として残されていした。1980年代には、
アメリカのフラッグ・キャリアー

る。エンジンは、プラット・アンド・ホイットニーとして世界中に広範な路線網を広げた。この時期、各

R- 1 8 3 0 - 9 2 で、空冷二重星型 1 4 気筒。日本海軍は国がフラッグ・キャリアーするエアライン（日本では三井物産にダグラス社からDC- 3 の製造ライセンスを

日本航空）を持ち、そのエアラインの注文を取り付け取得させ、実際の生産は 1 9 3 7 年に設立された昭和飛ることが、新規の開発機種とエンジンの双方にとって行機工業に委ねた。

は最重要課題だった。

昭和飛行機では、当初少数の機体をノックダウン方

従って、パンナム社は世界の航空機業界内での影響式で生産したが、その後完全に国産化した。このよう力が大きく、アメリカ初のジェット旅客機であるボーな手法は、エンジンの世界でも共通している。その後、

イング 7 0 7 や、世界最初の超大型ジェット旅客機であエンジンは三菱の「金星」に変更され、日本海軍からるボーイング 7 4 7 といった機材の開発の後押しをし

零式輸送機として、大東亜戦争における日米開戦前のた。また、現在も使われている、航空関係のビジネス

1 9 4 0 年に制式採用された。このエンジン換装によりモデルの多くを開発した。ボーイング 7 4 7 機とその進カタログデータ上ではC- 4 7 を一部上回っていたとも化型はエンジンの改良により実現した。燃費の大幅な云われる。太平洋戦争中期からは中島飛行機も一時生改善により、以前はアラスカでのワンストップが必須

産を行い、両社によって、1 9 4 5 年までに合計 4 8 6 機

だった同じ機体で、1 9 7 6 年に東京-ニューヨーク直行が製造された。技術の系統化は、このような形でも行便が可能になった。つまり、同量の燃料で、より遠距われた。

離への飛行が可能になった。続いて、全ての日欧間の民間航空機のジェット化は、1 9 5 0 年代初頭に世界最飛行ルートも直行便になった。つまり、大陸間航空路

初のジェット旅客機であるデ・ハビランド DH. 1 0 6（コを持つ有力なエアラインは、民間航空機とそのエンジ

メットI）が、パンナムと英国海外航空（BOAC）や日ンの分野で、多くの技術の系統化に最大の影響力を持

本航空（以降JAL）、エールフランスなどのフラッグ・つ企業体ということができる。

キャリアーから発注されたことに始まった。しかし、

しかし、1 9 7 0 年代にアメリカで導入された航空自

その直後に同機の設計に問題が発覚、ボーイングがア

由化政策「ディレギュレーション」の施行により、メリカ空軍の輸送機として開発していたボーイング

パンナム社は次第に経営が悪化を始めた。そして、

367-80を民間旅客機用に転用したアメリカ初のジェッ

1 9 8 8 年末にイギリス上空で発生したPA 1 0 3 便の爆破

ト旅客機のボーイング 7 0 7 型機に乗り換えられた。

事件が追い打ちとなり、1 9 9 1 年 1 2 月に会社は破産し一方で、戦後のダグラス社は、大型旅客機のDC- 8

消滅し、その機能は分散してしまった。米ソ冷戦時にと、その後ベストセラーとなったDC- 9 などの量産で作成された米国のTVドラマ「PanAm」では、乗務員維持されたが、品質とキャッシュフローの問題からマが外交官の役割の一部を演じる場面まであり、その影

クドネル・エアクラフト社と合併し、マクドネル・ダ

響力の大きさを推測することができる。

グラス社となった。日本が初めて民間旅客機用エンジン開発に参加したV 2 5 0 0 エンジンはマクドネル・ダ

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

355

グラス社のMD 9 0 機に独占的に採用され、日本国内

ジン（図 3 . 6）で初飛行に成功した。ドイツでは、早でも黒澤明の虹の七色の塗装でローカル線に採用されくから遠心に拘らずに、軸流の圧縮機との併用を進めたが、TDAがJALに吸収される際に機種の絞り込みていたことが分かる。しかし、性能的には十分なのだが行われ、MD 9 0 機は日本から姿を消してしまった。

が、信頼性が全くなく、寿命に関するデータも全くな

その後マクドネル・ダグラス社がボーイング社に吸収い状態では、戦争を目前に控えたドイツ航空省には相され、ダグラス製航空機の製造は終了した。

手にされなかった。

以上、プロペラ機から始まり、ジェットエンジン機

しかしその後、実績の積み重ねで航空省の援助を取に至る民間航空機の技術の系統の概略を示した。各技

り付け、ついにHeS 0 1 1 エンジン（図 3 . 7）を完成さ術の内容については章を改めて解説する。

せた。圧縮比 4 . 2、2 段空冷タービン、回転数 1 0 2 0 5
RPMという、小型エンジンとしては戦後の発展期で3.2.3

ドイツでの実用化（2）も遜色のないものだった。
断面図を（図 3 . 8）に示す。

1 9 4 1 年 5 月に、グロースター・ホイットルE 2 8 - 3 9ジェット機が、英国で初飛行に成功すると、ジェット機の実用化への認識がにわかに高まり、特に第 2 次世
界大戦の当事国では、開発競争が始まった。そこで先行したのは、同年すでにポーランド侵攻を開始していたドイツだった。
当時の戦争は、制空権が重要視され始めたときで、戦闘機の高速化が最大の課題であった。その期間には多くの名機が誕生した。日本のゼロ戦、英国のスピット
ファイアー、ドイツのメッサーシュミットなどである。
しかし、当時の星形発動機エンジンでは、高速を要

図3.5

HeS 1エンジンの断面図（2）

図3.6

HeS 3Bエンジンの断面図（2）求すればエンジン重量は増し、さらに空気抵抗が高まってしまう。そこで注目されたのが、ジェット機だった。
英国に先行して、ドイツではハインケル社が 1 9 3 9年にターボジェット機ハインケルHe 1 7 8 の初飛行に成功していた。また、1 9 4 1 年にはHeS 8 ジェットエ
ンジンを搭載したV- 1 機が飛行した。さらに、メッサ―シュミットMe 2 6 2 機は、高度 7 0 0 0 メートルで時
速 8 6 8 km/hの飛行記録を達成した。しかし、エンジンの安定性と信頼性が十分でなく、量産は遅れた。同機は、1 9 4 4 年 7 月にようやく実戦配備されたが、既にドイツの敗戦は決定的だった。このことからも、当時米軍内でグラマン機に適用された、製品機能のバラ
ツキをコントロールするための品質管理技術が、開発成功から量産に至る過程でいかに重要かが解る。
ドイツのエンジン開発は、ハンス・フォン・オハイ
ンにより主導された。上記の初飛行は、第 2 次世界大戦が始まる僅か 5 日前のことだった。ドイツでのターボジェットの開発は、当初は国家の援助を受けない 2社（ハインケル社とユンカース社）により行われた。
フォン・オハインは、博士課程でジェット機の基礎計算を行い、時速 5 0 0 マイルが可能であるとして、特許も取得した。そして、1 9 3 6 年にハインケル社に入社した。1 9 3 7 年には、水素燃料でHeS 1 エンジン（図3 . 5）のテストに成功した。その改良型のHeS 3 Bエン

356

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March

図3.7

HeS 011エンジン（2）図3.8

HeS 011エンジンの断面図（2）

参考・引用文献；（1）黒田光彦「プロペラ飛行機の興亡」NTT 出版（1998）（3）勝又一郎「石川島播磨重工における FJR ジェットエンジン開発と V2500 エンジンへの実用化」
日本ガスタービン学会誌 , pp.452-457（2016）（2）吉田英生訳「Hans von Ohain 博士による先駆的なターボジェット開発」日本ガスタービン学会誌 ,pp.141-146  
（2008）

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

357

4 日本での実用化と７年間の空白
ジェットエンジンに関する日本での研究と開発は、比較的早くから始められた。航空機工業が産業としての形態を整えたのは、昭和 5、6 年のことだと云われ（1）ている。
その科学技術的な基礎を構築するために、

1 9 2 0 年に東京帝国大学に航空学科が創設された。特に大学での流体力学と燃焼理論に関する研究は、世界的にも進んでいた。ジェットエンジンについては、2.3.4
で示したように、
種子島大佐の下で研究が開始された。
しかし、当初はエンジン名の「ネ」（燃焼の頭文字）が示すように、初期には構造がより簡単な燃焼器のみを基本とするロケットが注目されていた。それは、陸軍の戦闘機や輸送機のレシプロエンジンの出力が限界に近づいたために、その補助推力を得るためのものであった。しかし、試作と実験を繰り返しても、期待し

図4.1た性能は得られなかった。そして、俄かにジェット機

ネ–0用の燃焼器（2）の開発が実用に向かって加速されたのは、海軍によってドイツからもたらされたエンジンの断面図によるものであった。

4.1 日本での実用化
1 9 4 4 年 7 月、日本からの天然資源と引き換えに取得したドイツのBMW 0 0 3 Aの図面が潜水艦（伊号第図4.2

陸軍航空機用補助ジェットエンジン（2）2 9 など）で日本に運ばれた。しかし、全ての潜水艦

その改良型の燃焼器に圧縮機を取り付けたネ–3（軸は連合軍により撃沈され、総ての技術史料は海の藻屑

流圧縮機）とネ–4（遠心型圧縮機）が、キ–4 8 Ⅱ型のと消えたのだが、わずかにシンガポールから空輸され双発軽爆撃機に搭載されて空中試験が行われた。燃焼た 1 5 分の 1 の断面図だけが日本にもたらされた。そ飛行試験に成功した時の写真を図 4 . 3 に、その時の性こから、産官学あげての本格的な実用機の開発が急

能諸元を図 4 . 4 に示す。この時点では、軸流式に軍配

ピッチで進んだ。この時点で、失敗続きとはいいながが上がった。熱効率は悪いが、得られた推力による機らも、実機テストを積み重ねていたので、断面図一枚速の増加が大きかったためである。

からでも、詳細設計が見通せたのであった。
4.1.1

ネ–０からネ–４まで

1 9 4 3 年（昭和 1 8 年）に、陸軍に於いてレシプロに代わる、連続燃焼の燃焼器の開発が俄かに始められた。
燃焼効率もさることながら、目的はロケットとして機体の下部に装着して補助推進力を得るためのもの
で、冷態時（非燃焼時）の空気抵抗により優劣が競われた。ネ–0 用の燃焼器として候補になった 6 種類の図を（図 4 . 1）示す。
図4.3

358

国立科学博物館技術の系統化調査報告

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キ–48Ⅱ型の第1回燃焼試験飛行（2）

高度

圧縮機
圧力比

タービン
膨張比

m

ジェット
推力

ジェット
不使用時

ジェット
使用時

kg

km/h

km/h

2800

1.766

1.520

276.0

439.5

494.0

4200

1.789

1.505

249.8

435.0

491.0

5800

1.922

1.573

240.0

467.0

525.5

図4.4 ネ–4のエンジン性能（（2）のデータより 筆者作成）

三菱グループ、石川島グループとの競争試作への命令が下された。日立の航空機機体部門は中島飛行機と組
むことが示された。』（p. 1）
具体的な分担について、ネ–2 0 と、これらのエンジンとの関係は、次のように明確に示されている。
『昭和 1 9 年の 7 月空技廠で、タービンロケットに関する大会議がひらかれ、日立からは松野さんが出席され、私はカバン持ちでお供をした。柴田さんか山中さ

しかし、これらの成功の裏では、軍用機用のピストんもご一緒だったと思うが、記憶はない。この席上ドンエンジンの質及び生産数の低下が顕著になり、実戦

イツから潜水艦で持ってきたというタービンロケット機用の改良と増産と整備に注力されることになり、この組立断面図 1 枚が配られた。写真で引き延ばしたとの種の開発は中断してしまった。そして、それ以降はいうこの図面には、寸法が1箇所も記入されていない。

ジェットエンジンの開発は海軍の手にゆだねられるこ

三菱の人だったと思う、使われているボルトの太さをとになった。その中断に関して、当時の関係者は『ネ想定してそれから計算してみると、ロケットの全長は–4 による日本初のターボジェット推進飛行を実施しこれこれの大きさになると発言した方がおり、うまい得たものと、今もって痛恨に堪えぬ』 （p. 3 1）と激ところに目をつけたものだと感心した覚えがある。こ白している。

の会議の結果、日立はネ–2 3 0 の開発を、それを搭載（2）

先に述べたドイツ軍の事情と酷似しており、技術とハードの信頼性欠如が問題だった。

する飛行機は中島飛行機が担当することに決まった。
ネ–1 3 0 は石川島、ネ–3 3 0 は三菱担当と決まったのもこの会議のときである。ネ–2 0 は空技廠自身が開発を

4.1.2

ジェットエンジン「ネ –130、230、330」

担当したもので、海軍はネ–2 0 の開発に全力をそそぎ、ドイツからもたらされた断面図をもとに進められた民間三社の開発にはあまり口出しはしなかったと、い開発プロジェクトは、海軍の航空技術廠が有名である

まはそんな気持ちもしている。』（p. 1 5）が、民間各社でも並行して開発がすすめられていた。

そして、直ちに設計と試作が始まった。
『唯 1 枚のそのことは、日立製作所の「日立タービン 6 0 周年記

断面図を頼りに設計試作することは、戦時下とは言え念会」から発行された、「第 2 次世界大戦中の日本に全くの難題であったが、タービン設計課は全力を挙げおけるジェットエンジン技術」 に、当時携わった社てこれに取組み、当時の設計課内で各人の分担を定め

員自らの記録として示されている。この書は、A 4 サて総合設計と部分試作に取組み、翌 1 9 4 5 年（昭 2 0）

イズで 2 1 ページにわたり、当時設計や製作に直接にの 6 月に試作機を組立て、火入れを行うに到った。6

作業にかかわった人たちによる生々しい未公開の資料

月 2 0 日のB 2 9 による大爆撃によって日立工場は壊滅ということになる。

に等しい状態になったが、この時、試作機 2 機は高萩

（3）

私は、日立のOB会のご厚意により偶然に入手した。

工場に移されていて難を免れた。試作を通して最も難内容の紹介は、いくつかの文節を直接に引用する。す

行したのは、タービンの中空冷却翼の成形であったと

べての文章は、直接かかわった人たちの言葉なのだか

記憶している。』（p. 1）

ら、それがベストの方法だと思うゆえである。そもそ設計については、こんな記述がある。

もの始まりは、このように記されている。三菱、日『「“ネ–2 3 0 "のネは燃焼する（非火薬燃料を）とい立、石川島による 3 社同時並行の競争だったことがわう意味で 2 3 0 はスラスト・ ホース・パワーが 2 3 0 0 馬

かる。

力であることを示す」と呼称の意味を柴田さんから伺『“ネ–2 3 0”の試作は、1 9 4 4 年（昭 1 9）4 月、当時いました。推力の計算は山中さん作成の技術資料にの日立工場松野原動機部長がタービン設計課長の柴田あった計算式に依りました。噴出する 燃焼ガスのモーを連れて帝国海軍空技廠に出頭して種子島大佐から潜

メンタムからエンジンに吸込まれる空気のモーメンタ

水艦によってドイツから送られて来たジェットエンジ

ムを差し引くという理論通りの式でした。ダイヤフンの断面図を 1 枚下付されて、至急設計試作せよと命

ラムの設計では燃焼室を出る 8 0 0 ℃のガスによる熱じられたところから発足している。この席上には見知変形が心配でしたが、別に新しいことはしませんでし

らぬ民間会社の人達が同席していた。それは、三菱、た。』（p. 3）

石川島、
中島飛行機からの技術者と責任者達であって、民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

359

特に、高圧タービンの冷却設計には苦労をされたよにあったが、その前に高萩に移動したために、終戦まうで、試運転の様子も詳細に書かれている。

でに 9 0 0 0 回転までの運転に成功した。試運転につい『高温ガスの中での、ディスク、翼は高温度にならての記述は以下のとおり。

ないように、空気圧縮機からの圧縮された空気でディ『私が書いた前記の一文によると、ネ–2 3 0 の一号機

スクのまわりを包み、翼を中空にして圧縮された空気が完成したのは昭和 2 0 年 5 月、ひきつづき 2 号機、3を流入させて、高温化を抑制する構造にすることに号機が完成しており、1、2 号機は運転の結果使用不なったのですが、耐熱合金を中空にする加工は加工工

可能なまでに破損し、3 号機の運転にはいろうとした数の関係で困難であることなどからパイプを原材料とときに終戦になってしまったと、残念そうに書いていして 成形加工によって中空空冷翼を成形する方法がる。ただ私のおぼろげな記憶では、この 3 台のほかに採用されました。 製作完了後、高萩の試験場に据付

もう 1 台あったと思われてならないのである。田無にけられて試運転が始まったが、ガス噴出口から見るとあった中島飛行機の発動機試運転場に、たしかに一台翼の温度は相当高い様子である。試運転中に翼が損運びこんでいる。杉林のなかを一部伐りひらいてつ

傷したなら万事休すの気持ちで試運転に携わっていた

くった運転場で、コンクリート造りのものものしい運のですが「青木さん」の記述にありますように仕様通転室がいくつも並び、人影はなく、こんな処に置いてりの出来栄えで試運転が終わりほっとした記憶が強く帰るのかと思ったことをかすかに覚えている。』（p. 1 3）
当時の中島飛行機田無工場の写真（図 4 .5）によれば、残っております。
』（p. 6）
これと同じ経験は、後に 1 9 7 1 年から始まる三鷹の日立や中島の工場は何度も空襲にあったようだが、こ

航空技術研究所におけるFJR 7 1 0 の高圧タービンの高の写真にある田無工場の「ウナギの寝床」は、無事石温試験機に引き継がれることになる。私自身が設計し川島播磨重工のジェットエンジン工場として 2 1 世紀たタービン翼が、回転が上がるにつれて赤色から橙色

初頭まで存続した。

になり、さらに透明に見えたときには心臓が高鳴った。
実に 2 5 年間のギャップがあったことになる。
試運転については、ネ–2 0 で活躍する「永野少佐」との関係が示されている。後に、石川島播磨の副社長としてFJR 7 1 0 の設計と、それに続く日英共同開発事
業の立ち上がりで、大いに活躍をされた方である。
『起動には 3 0 kw程度の電動機が使われましたが自力で加速するところまでもって行くのが思ったほど容易でありませんでした。私はもっと楽に始動出来るものと予想していましたので、それを見てタービン・ブ
レードの入口側のプレス加工の関係でシャープでなく円くなっていることが気になりました。竹内さんが何かの折りに「ブレードの代わりに円い棒を立てて置いてもタービンは回る 」と言われたことがありますが、空技廠の永野少佐もこれをかなり気にしておられました。
』（p. 4）

中島航空金属製作所（後のIHI田無工場）

3 月に入り、B–2 9 による本土爆撃の恐れにより、3技術の伝承については、終戦後にGHQの呼び出し

月 2 日と 4 月 1 1 日に、拠点を移したとある。そして、に応じて話された内容として、次のような記述がある。

いよいよ試作機の飛行機への取り付けが行われた。

『先生（沼池教授）のお話を要約すると、戦後GHQ『「ネ–2 3 0」は一号機で、中島飛行機製の本体に二の呼出しに応じて行ってきた。（中略）米国でできな号機と共に左右に搭載され、機名は火龍と命名されてかったことを君達は成功した。その原因を教えてくれ、いたということでした。飛行機の全長 1 1 . 5 メートル、ということであった。それは「カルマンの学説に対し

2 台のジェットエンジンの中心距離 4 . 5 メートル。最て、沼池の翼の干渉理論の方が正しかった。軸流圧縮

大時速約 8 0 0 キロメートル、航続距離 1 0 0 0 キロメー

機の効率の良否だ」と説明した。』（p. 1 1）

トルという計画であったとのことでした』（p. 8）
その後、日立工場は 6 月 1 0 日にB–2 9 の「大爆撃」

360

図4.5

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March

当時の日本の高速流体理論が、カルマンよりも優れていたとは驚きなのだが、V 2 5 0 0 設計時にも、同じことがあった。
東大航空学科卒で石川島播磨重工業（現（10-1） 種 子 島 時 休 氏 の 研 究 の 全 容 は、 同 氏 がIHI）の若手社員であった八島聰が書いた圧縮機内

Smithsonian Institute の要請によって書かれたの非定常流に関する学位論文

が、Rolls-Royceの最“The Technical History of the Development

先端の理論よりも、はるかに優れていたことが、今もof the jet Engine in Japan”（1968）に詳しく述

同社内で伝わっている。なお、IHIが担当したネ–2 1 0

べてある。

（4）

エンジンについては、8 月に松本での台上試験で最高（10-2） そ の 内 容 を 整 理 し た も の“The Technical

回転数までに成功したが、異物吸い込みで破損したとHistory of The Development of The Jet Engine

伝えられている。

in   Japan”という題目で、防衛大学の紀要 Vol.
10, No.1（1970）、pp. 23-27. に掲載されている。

4.1.3 「ネ–20」エンジン
このエンジンの開発時の正式な日本語の記録はな（10-3）Robert C. Mikesh

著“KIKKA”（NomogramAviation Publications,Mass. 1979）

い。そこで、実務に携わった芹沢良夫「変転の日々を

中 に は「 ネ -20」 と「 橘 花 」 の 生 立 ち と、生きて―海軍ジェットエンジンの開発など」日本機械（5）specification が詳しく書かれている。』（5）
学会誌（1 9 8 4）から一部を引用する。

彼の経験はわずかに 4 か月半だったが、当時の開発
プロジェクトの様子を知ることができる。

ネ- 2 0 エンジンは実物が日本に実在する。
（図 4 . 6）
その経緯については、技術の系統化の項で述べる。

『昭和 1 9 年設計開始、2 0 年 4 月試作第 1 号の実験に入った。恐らく試作を 1 2 台ぐらい作り、搭載した双発戦闘機「橘花」で試験飛行に成功し、終戦の時はすでに量産に入っていた。
私の着任はその実験の初日であったが、挨拶もなく、実験見学、仕事に入った。
』（p. 1 3 2 8）
また、当時の技術レベルについては、以下のように記されている。
『実験の始めに、軸流送風機の翼列の知識不足から

図4.6

ネ-20エンジンの実物写真（IHI提供）

図4.7

ネ-20エンジンの断面図（IHI提供）

圧力が出なかつたが、推定で計算をやり直し、ペンチで羽根をひねって見事に圧力を出した。断面図の見違いで、円周上に並んだ円筒状の燃焼室を、一つのリン
グ状の燃焼室と間違え、燃焼の偏りに悩んだ。高圧の燃料ポンプが難しく、多くの変わった試作をしたが、歯車ポンプに落着いた。噴射弁、その直後の空気と燃料を混ぜるスワールカップ、一次、二次の燃焼室の形、溶接の苦労、タービンについても材質、冷却、強度などの努力、またスラストが大きく、軸受でも、ミッチェ
ル式 などいろいろな試作をした。
』

しかし、当時はれっきとした技術の系統が存在した。
それは、ネ–1 0 からネ–2 0 への伝承であった。

ネ–2 0 を搭載した橘花の飛行試験については、周知

ネ–1 0 エンジンは、海軍空技廠で実機試験が繰り返のように 2 回目の試験の滑走中に、補助装置のロケッされていたが、遠心圧縮機のために所定の圧力比を得

トの燃焼時間を誤り、離陸できずに木更津の海に着水るために回転数を異常に高くし、結果インペラー等のし、その歴史を閉じた。それと同時に、全ての技術に破損事故を繰り返していた。そこで、前部に 4 段の軸関する資料は破棄されてしまった。しかし、米軍に接流圧縮機を加えたネ–1 0 改、更に改良を加えたネ–1 2

収されたエンジンは米国で研究され、英文の論文と単の開発を進めていた。そこに、ドイツから全段軸流圧行本が存在する。そのリストが下記のように記載され縮機の断面図が送られてきたというわけであった。つている。

まり、基本的な設計技術も製造技術も十分に備わっていたわけである。また、タービン動翼についても、蒸『参考のため「ネ–2 0」に関する論文と単行本の一部を添えておく。

気タービンの度重なる事故調査から、翼の振動問題や（2）製造方法に関する十分な技術の蓄積があった。

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

361

ジェットエンジン技術は、当時の国際関係の中にきな問題があった。当時の日本の飛行機は、単発機のあって、特に同盟国間の技術の伝承と国家による援助

性能では世界一であったが、大型の 4 発機はうまく操が早期から行われていた。この国際間での協力の伝統

縦ができなかった。これはエンジンの性能がバラバラ

は、現在もなお続いている。また産官学の連携についだったためと云われている。また、エンジン修理に於ても同様で、このことはまさに最初のネ–0 から始まっ

いては、他のエンジンからの交換部品が手直しをしなている。

いと取りつかないといった問題があり、全体としての『陸軍では、川崎航空機が 1 9 4 2 年 1 1 月に第 2 陸軍

稼働率は世界最低のレベルだった。

航空研究所の委託により、東京帝国大学航空研究所のさらに、戦術面でも大きな問題が語り継がれている。

援助を得ながら、ターボジェットエンジンの研究試

ゼロ戦に悩まされたアメリカ軍が、個々の空中戦では作を開始した。林貞助技師以下僅か 1 0 名がこれに当不利と考えて、新たな戦闘法を実行することを決定したり、「ネ–0 ラムジェットエンジン」を開発し、早くた。それは、戦場まで高空で大編隊を移動させて、一も 1 9 4 3 年 1 2 月 2 3 日 には陸軍 9 9 式双発爆撃機「キ気に急降下攻撃をする戦法であった。このためには、–4 8」に搭載して試験飛行に成功した。これは日本に飛行性能、特にエンジンの性能が均一でなければなら

おいてジェット推進による空中で運転した最初のエンず、アメリカの工場では当時品質管理が徹底的に行わジンであった。
』（p. 1 8 0）

れていた。その結果、ゼロ戦はその後連戦連敗になっ（2）

このように、航空機用エンジンに係わる技術の伝承てしまった。この品質管理に関する話は、私自身が戦と系統化は、当初からヒトからヒトへであった。それ後まもなくGHQ（連合軍総司令部）で品質管理（敢は、この製品が何よりも安全性が必要であり、かつ広

えてQuality Controlと呼ぶ）を学んだIHIの先輩から範囲な科学と技術の同時適用が必要なためであったか伺ったのだが、その教育は朝鮮戦争にあたって、修理らと考える。

などを日本企業に委託せざるを得ず、短期間に急遽行終戦までの間に製造された航空機用エンジンの数

われたものとも伺った。これ以来、特にIHIの航空エ

は、 三 菱 重 工 が 約 5 万 1 0 0 0 台、 中 島 飛 行 機 が 4 万ンジン部門では、Quality Controlに関する研究と実践

6 7 2 6 台、川崎航空機が約 1 万 4 0 0 0 台という膨大な数が大いに進むことになるのだが、そのことは後の章でであった。しかし、これら全ては軍需用であった。民説明する。

間機としては、昭和 1 3 年の「航研機」による周回飛行距離世界記録の樹立、翌年の「ニッポン号」の世界
2 0 か国、5 万 2 8 0 0 キロに及ぶ世界一周飛行などの記（3）録があるのみである。
周回飛行距離世界記録とは、

4.2 空白の７年間の影響

これを実現するために特に設計された飛行機で、関東

日本は敗戦によって 1 9 4 5 年から 7 年間、航空に関

平野の一周約 4 0 0 キロのコースを 6 2 時間以上無着陸

するすべての研究、開発、製造が禁止された。具体的で飛行し続けた記録であった。

には、昭和 2 0 年 8 月 1 5 日の無条件降伏後、8 月 2 4 日

しかし、このような軍用偏向には大きな欠点があっには日本国籍のすべての航空機の飛行禁止、9 月 2 2 日た。それは、品質管理、コスト分析といった工業化とには「降伏後の日本に関する米軍の最初の政策」が発しての基本的課題が全く追及されなかったことであ表されて、全ての軍用機と民間機の破壊が開始された。

る。特に品質管理に関しては、エンジンの運用上に大さらに、1 1 月 1 8 日にはGHQからの覚書が発表されて、空技廠の永野少佐から25年後の私へ
筆者は1970年に石川島播磨重工に入社し、当初から民間エンジンの研究と開発に従事した。FJR710の設計システム班長となった私は、1971年に永野副社長と岡崎教授（東大航空学科）から月例の指導を受けることになった。エンジン設計の進捗を説明して、過去の経験と現代航空工学からの指摘を受けるためであった。そこでは、当時の開発作業のスピードの話を何度も聞かされた。「なぜ、お前たちは初号機の設計と開発に3年間もかかるのだ、やれば半年でできるはずだ」というわけである。「やればできるはずだ」の言葉は、その後の開発プロジェクトで何度も役に立った。

362

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March

航空機に関する生産・研究・実験を始めとする一切の材センターで一覧表が作成され、その際に独自の航空行為が禁止された。それによって、中央航空研究所、機識別番号が付与された。その中には飛行艇もあった。

東京帝大航空研究所が廃止された。

当時、米国が日本の航空機技術の系統化に、いかに熱（1）

一方で、諸外国はその間に、レシプロエンジンから、
ターボジェットエンジンへの大幅な切り替えが行われた。とくに米国では1950年からの朝鮮戦争用にジェッ

心だったかが解る。
当時、飛行艇の設計技術は米国よりも日本が優れて（9）いたようで、特に次の様に記録されている。

トエンジンの大量生産が行われ、F- 1 0 0、F- 1 0 2 戦闘『アメリカに別便で輸送された、この川西H 8 K 2「エ機などの生産が進んだ。

ミリー“Emily”」（2 式飛行艇 1 2 型）は、戦後入手し日本が終戦直前に完成させたネ- 2 0 エンジンは、4た日本軍機の中でおそらく最も役に立った機体であ台の完成品が米国に接収されて、米国内で運転試験がる。第 2 次世界大戦中の 4 発飛行艇の中で最も効率の良行われた。合計 2 2 回で 1 1 時間 4 6 分のデータと分解いことが認識されていたので、その艇体形状は何回も検査の経過が詳細な調査報告書に纏められた。このよ

滑水試験を繰り返して徹底的に評価されたのである。

うにジェットエンジンは、最先端の軍事技術として、貴重な調査結果は後にアメリカ海軍P 5 M「マーリ

その当初から期せずして国際間で技術の伝承と共有がン」、P 6 M「シー・マスター」およびR 3 Y「トレード進んでいたことになる。

ウインド」飛行艇に適用された。』（p. 1 2 7）

4.2.1

残された日本軍機

この間に破壊された日本製の機体とエンジンについては、米軍による詳細な記録が残され、その多くはワ
シントンの国立公文書館に保管されている。
それらは、多くの写真を交えた大型本としてスミソニアン協会の国立航空宇宙博物館の元主席学芸員の手によって纏め

図4.8

（9）
られた。原題は「Broken Wings of the SAMURAI」

２式飛行艇12型（9）そこには、当時の戦場を始め世界各地に保存されてこの飛行艇のエンジンは、三菱火星 2 2 型（1 , 8 5 0いる機体とエンジンについての詳細な記録も含まれて

馬 力 ）で、 最 高 速 度 は 高 度 5 , 0 0 0 mで 4 6 5 km/h、いる。特に東南アジアでは、残された機体とエンジン

M 0 . 3 8、 航 続 距 離 7 , 1 5 3 km（ 偵 察 過 荷 ）と あ る 2 0をもとに、戦後直後の各国の軍用機に関する技術の伝mm旋回銃 5 門、7 . 7 mm旋回銃 4 門を装備し、爆弾最承も行われたと記されている。

大 2 t（6 0 kg× 1 6）または航空魚雷× 2 の爆装が可能「序文」には、『1 9 4 5 年 6 月末までに、8 0 0 0 機の体なので、当時としては飛行性能と装備に関して世界で当たりがあり、4 8 0 0 機の陸軍機と、5 9 0 0 機の海軍機も有数な能力があったと思われる。

が特殊攻撃用に改造されていた』、と記されている。

なお、飛行艇のエンジンはレシプロ機では大きな変

それらは、製造時は戦闘機、爆撃機、練習機および偵更は必要ないが、ターボエンジンの場合には、エンジ察機だった。このように、すべての航空機は特にエンン前方から波しぶきを被った時の水吸い込みに拠るエジンの換装などにより、用途を比較的容易に代えるこ

ンジン停止が大問題になる。

とが可能で、このことは、現在でも広く行われている。
戦争の終末期には、米軍は上陸を敢行しなければならない。この作戦に対して、上陸地点で、無数の特攻機が上陸用舟艇に乗り移る局面で、戦艦や輸送艦に対

4.2.2

影響の概要

我が国のジェットエンジンの歴史は、松木正勝により次のような 5 期間に纏められている（10）して用いられると考えられていた。そのような状態で

第1期

第 2 次世界大戦終了まで（黎明期）

は、本土上陸作戦は大いに危険であると判断されたこ

第2期

終戦から 1 9 5 2 年の航空再開まで（一切のとは、容易に推測される。
1 9 4 6 年末時点で、処理を終えた航空機の総数は

活動禁止期）
第3期

1 2 , 7 3 5 機で、そのうちの 1 , 5 8 9 機は、処分ではなく取得と記録されている。残された機体の一部は、エ

積期）
第4期

ンジンと共に完全な状態でパナマ運河を通過して、
ニューワークに送られ、オハイオ州デイトンの航空資

航空再開から 1 9 7 0 年まで（基礎技術の蓄
1 9 7 1 - 1 9 8 8 年の通産省大型プロジェクト終了まで（発展期）

第5期

1 9 7 9 年からの国際共同開発期（実用期）

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

363

当初から現在まで、航空機用エンジンの研究と開発挙げられる。このエンジンは戦時中に石川島芝浦ターには官用・民用を問わず国家予算からの援助が続けらビンで開発中だった高速魚雷艇用のものを、堀り起これている。軍用機（現在は自衛隊機）に関する諸技術して改造したとされている。戦後、航空用に従事しての維持・向上が主目的だが、その技術の多くが民間機

いた海軍空技廠と中央航研の技術者約 2 0 人が、鉄道技用エンジンの国際共同開発で維持され、さらに更新さ術研究所（以下、鉄研）に入り、開発予算を獲得した。

れている。このことは、自衛隊機用のエンジン開発は、

この時の石川島芝浦タービンの社長は土光敏夫で、彼よくても 1 0 年に一度なので、その間の技術者の維持・はこの後も航空用の立ち上げに大いに貢献した。この育成と新技術の取得は、民間用のエンジン開発プロ

時のメンバーの山内正男（後の航空宇宙技術研究所所

ジェクトに頼らざるを得ない状況から生じている。こ長）は、「しかし、航空用ガスタービンの隠れ蓑というの状況は、軍用機用エンジン開発に継続して膨大な予ような意図は全くなかった」と語っている。（13）

算があてられている米英の状況とは全く異なる。

しかし、当時の鉄研の所長の中原寿一郎の「日本はその様な状況下にあって、1 9 7 9 年から始まった国

いま航空の研究は禁じられているが、いつか必ず再開際商品としての民間航空機用のジェットエンジンの開される日が来る。その日のために、この人たちは大切

発は、既に 4 0 年間も続いているが、国際共同開発のに育ててほしい。
」（13）という言葉が遺されている。こ枠組みから脱して、独自のジェットエンジンを開発でのガスタービンは、完成後の試験運転で何度も失敗をきる状況にはない。僅かに、ホンダジェットがビジネ

繰り返し、そのたびに改良が加えられた。潤沢な研究

ス機の分野で頑張っているだけである。この状況は、

費と、実験室を長期間自由に使うことを提供した土光

空白の 7 年間の影響から、まだ抜け出せていないと考のお蔭であった。

えられる。つまり、
第 5 期が 4 0 年間以上も続いており、
第 6 期への入り口は見えていない。
第 2 期の一切の航空関係の研究と産業が禁止された期間中には、我が国の技術は産業用ガスタービンの分
野で続けられた。それは、運輸技術研究所、機械試験場などの国立研究機関が主であった。
この間の実例としては、「鉄研 1 号ガスタービン」が最終的には、1 時間以上の定格・耐久運転に成功したが、目標の燃費には遙かに及ばず、更に騒音が都市部の機関車には不適当ということで、鉄道用の動力源としての採用には至らなかった。
このガスタービンは、後に運輸技術研究所に引き継がれ、和歌山県の興亜石油の給油所内のコンプレッ
サー駆動用として使用された。このように、技術の伝

終戦直後の大学のようす
終戦直後の大学の航空学科とその学生の動向が、八田圭三「ジェトエンジン再開」（14）に詳しく書かれている。このような人脈によって日本のジェットエンジン技術は、かろうじて保たれたと云える。
『それにしても 戦時中に大膨張していた各大学の工学部の航空学科としては、多数の学生をかかえているわけですから、この禁止指令は反抗できない占領軍命令とはいえ大変だったわけで、学生をそのままほうり出すわけには参りませんので、マッカーサー司令部とあれこれ交渉して、やっと在校生だけは、航空以外の教育をして卒業させるという了解（当時の大学は3年制でしたので、航空学科の学生が1学年卒業すると教・助教授の数も1/3 減らし、3年間で消滅するという条件でした）をとりつけたわけです。それでたとえば東京帝大第―工学部の卒業生のなかに内燃機関学科（航空学科原動機専修の過渡的学科名）卒業という方がおられたりすることになった次第です。私は幸い機械工学科に採用され引きつづき大学にのこれましたが、それらの結果、工学部や研究所の航空関係のかなりの数の教・助教授が退任を余儀なくされました。しかし航空機や航空原動機の設計や性能に直接結びついた講義や研究はできませんが、航空に直接的に関係のない流体力学の研究や教育ができないわけでなく、航空原動機はいけないが陸舶用のピストンエンジンや、ガスタービンに関する研究や教育は行われたわけです。戦後私なども機械学会などで今から思うと極めて初歩的で恥ずかしくなるようなガスタービンの話を良くしたものです。』
私の大学院での研究室では、航空エンジンを含むガスタービンの基礎研究が行われていたが、学科名は「舶用機械工学科」であった。20年以上経っていても、痕跡は残されていた。

364

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March承は人を通じて行われていたが、基礎技術は維持できイツと比べて、防衛との関係を一切遮断した研究は、ても、航空用としての実用化と運用面の技術は全く育

実用とは離れたものと言わざるを得ない状態だった。

成ができずに、その影響は今日まで続いている。

民間航空機用では、すでに欧米に大きく差を付けられており、当初この研究所が扱ったのは、垂直または

4.2.3

日本ジェットエンジン株式会社

短距離離着陸機用のエンジンであった。日本の狭い国

禁止期間が終了すると、直ちに 1 9 5 3 年に石川島重土と短い滑走路に適した航空機とエンジンの研究に終工、三菱重工、富士重工、富士精密、後に川崎航空機

始することになる。そこで必要なのは、各種の要素試が出資による日本ジェットエンジン㈱（以後、NJE）

験装置であった。このために研究所の設置に続けて、が設立された。通産省の補助金を受けて、J 0 1、J 1、直ちに第 1 次 6 か年計画が実行された。主な設備は、J 2 などのエンジン試作と試験が続けられたが、搭載

空気源、圧縮機試験用、タービン試験用、実機燃焼器する機体の具体的な計画までは進められなかった。会用、小型航空燃焼器用、高速翼列用、構造強度試験用、社の設立当時の状況について、プリンス自動車の社史（10）軸受試験用などの試験設備であった。
そして、技術には、次のような言葉が記されている。

的な研究を主目的とした研究用エンジンJRシリーズ『ジエット機、とくにそのエンジンの試作研究につが始まった。

いては、ばく大な費用を要するものである。欧米にお一つは、垂直離着機用エンジンであり、もう一つはける研究も、各国政府の多大な援助によってそれぞれ

短距離離着陸用エンジンだったが、前者が先行した。

達成せられたものであり、更にその性能向上のために、

いわゆる「リフト・ジェットエンジン」である。この

引続きあらゆる援助を与えているのが実状であった。

エンジンに第 1 に要求されることは、軽量化であり、これに反し、わが国においては、航空機工業再開直世界一の推力重量比の達成が目標とされた。

後のことでもあり、ジエット・エンジンの研究開発に

ま ず、JR 1 0 0 エ ン ジ ン で 推 力 重 量 比 1 0 の 実 現 が対する政府の基本方針も確立されておらず、加うるに、試みられ、既存の材料と加工法で実現するための構

敗戦による復興経済の途上にあって、企業はいまだ資造設計がすすめられた。このエンジンは、垂直離着本蓄積も充分でなく、個々の企業が独力でこの研究に陸機VTOLのエンジンの姿勢制御の研究に用いられ、たずさわる程の体制には、到底達してはいなかったの

1 9 7 1 年に試験用テストベットの自由飛行に成功した。

である。いわんや、こうした新事業の開発にみられ勝

つづいて、JR 2 0 0、2 2 0 の設計が行われ、推力重量

ちな、排他的研究態度をとられるにおいては、
ジエット・

比 1 5 を達成した。このためには、サイクル温度の高エンジンの早期開発は望むべくもなかったのである。

温化技術が必須であり、各要素の性能向上の中で、特こうした情勢の中で、通産当局は、航空機生産審議に高温タービンの研究への注力が続けられた。

会の答申もあって、政府出資の国策会社設立を計画し、関係機関協議の結果、とりあえず第 1 段階として、石川島重工業株式会社、富士重工業株式会社、富士精密工業株式会社、新三菱重工業株式会社 4 社の共同出資
によりジエット・エンジンの研究開発会社を設立することになった。
』（p. 2 3 1）（11）
また、会社の事業の目的として、同社の定款の第2条
は、『航空機用ガスタービンの研究、試作並びにその成果による技術又は特許権の有償譲渡』とあるので、外国特許の取得による技術の早期獲得を目指していたといえる。しかし、その後も政府出資は実現されなかった。
4.2.4

ＪＲシリーズの研究のはじまり

1 9 3 9 年に設立された東京三鷹の逓信省所管の中央航空研究所の後を受けて、1 9 5 5 年に改めて総理府に
航空技術研究所（NAL）が設立されて、それ以降の民間航空機用エンジンの研究の中心的な拠点となった。しかし、NATO戦略の一部に組み込まれた西ド

図4.9 ＪＲ100エンジン（10）民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

365

参考・引用文献;（8）大槻幸雄、「日本における発達・開発 process 全（1）「日本の航空宇宙工業戦後史」日本航空宇宙工業（2008）会（1987）（2）林貞助「旧陸軍試作の補助ジェットエンジンの全貌（その 2）」日本ガスタービン学会誌、
5-17（1977）（3）「幻のジェットエンジン「ネ -230」」日立製作所、
日立タービン 60 周年記念会（1993）（4）八島聰「翼列失速フラッタに関する研究」東京大（5）芹沢良夫「変転の日々に生きて」日本機械学会誌

三樹書房（2014）（10）松木正勝「国産ジェットエンジンの開発」日本ガスタービン学会誌 pp.346-351（2000）（11）「プリンス自動車株式会社社史」（1997）（1987）（13）前間孝則「ジェットエンジンに取り憑かれた男」

87-793（1984）（6）棚沢泰「極限状態でのネ -20」日本ガスタービン

講談社 （1989）（14）八田圭三「ジェットエンジン再開」日本航空宇宙学会誌 10-40（1983）（7）長島利夫「ガスタービンの発明と技術変遷―航空用エンジンを主テーマに」日本ガスタービン学会
誌 36-2（2008）

国立科学博物館技術の系統化調査報告（9）R.C. ミケシュ「破壊された日本軍機」石澤和彦訳、（12）「IHI 航空宇宙 30 年の歩み」石川島播磨重工業

学博士論文（1977）

366

体像」日本ガスタービン学会誌 36-3 pp.180-183

Vol.30 2021. March

学会誌、第 33 巻

第 374 号（1985）

5 民間航空機用エンジンの種類と構成要素
ジェットエンジンとガスタービンは基本的には全く同じ要素で構成される。そのために、ジェットエンジ

空気を推進力とする。しかし、このような直接加熱式
では、排気は放射能を帯びることになってしまう。

ンとして開発された機種の多くは、軽量かつ起動性のこの問題があることから、原子炉は空中でのみ用

良いガスタービンとして産業用に転用されることが多いるようになっており、離陸時には通常のジェットい。現在では、多くの非常用発電装置や移動用電源車

エンジンを用いることとなっていた。つまり、X- 6などはこの形式が用いられている。

のエンジンは主翼下に 8 基のターボジェットエンジン

し か し、 ガ ス タ ー ビ ン と し て 開 発 さ れ た 機 種 をを搭載し、胴体下にJ 4 7 ジェットエンジンを改造したジェットエンジンに転用することはできない。
それは、

X- 3 9 原子力ターボジェットエンジン 4 基を装備する。

重量とサイズの問題もあるが、何よりもガスタービン

X- 3 9 エンジンは空中でのみ使用する。X- 3 9 エンジの場合には、燃料や潤滑油などの補機類が別置きに

ンは 1 9 5 2 年 9 月より、原子力を用いない試験運転がなっており、一方ジェットエンジンでは本体にギアー開始された。しかし、この計画は、技術面・コスト面ボックスを取り付けて一体化しているためである。

の問題が大きく、1 9 5 3 年にX- 6 および原子力エンジンの開発は中止され原子力飛行機が実現する可能性は5.1 ガスジェネレータ
ジェットエンジンとガスタービンとの共通の要素
は、ガスジェネレータ（ガス発生器）と呼ばれて、圧（1）なくなった。

さらに、1 9 5 8 年には、巡航ミサイルの動力を当初の目的として、ラムジェットエンジンの熱源に原子力を用いるプルート計画が始動し、検証エンジンToryIICが試作された。

縮機、燃焼器、タービンにより構成される。この時、

1 9 5 7 年にアメリカ空軍とアメリカ原子力委員会は、圧縮機とタービンは軸で直結されるのだが、燃焼器は原子炉で発生する熱をラムジェットエンジンで利用す必ずしも一体にする必要はない。燃焼器の機能は作動ることの実現可能性を研究するプルート計画を決定し流体を十分高温にすればよいので、別置きにすることた。原子力ラムジェットエンジンの動作原理は比較的も可能である。また、超音速のみで飛行する場合には、

単純で、機体そのものの移動による風圧を利用して前圧縮機を持たずに、入り口のラム圧力を利用すること方の空気をエンジン内部に押し込み、その空気を原子も可能になる。

炉で発生した熱で加熱し、高温空気を後方のノズルで驚くべきことに、この構成を実現したジェットエン

膨張させながら高速で噴射することにより推進力を得

ジンが歴史上存在する。それは、終戦後の東西冷戦時

るようになっている。1 9 6 1 年にラムジェットエンジ

代のアメリカで人工衛星と大陸間弾道弾の開発が始ま

ンTory-IIAを鉄道車両に搭載して運転試験が行われるまでの期間に研究され、一部の試験機まで製造されたが、わずか数秒で壊れてしまった。

実験が行われた原子力エンジンである。

このような一見無理と思われるような開発は、ソ連

1 9 5 1 年よりアメリカ空軍が原子力推進機の開発をも同様のものを開発して対抗してくるものと考えられ開始し、NACA（現在のNASA）、アメリカ原子力委ていたためであり、それは第 2 次世界大戦中にナチス員会、原子炉メーカーのGEが加わった。原子力推進

が原爆を開発するのではないかといった疑念と共通し機の利点は、燃料補給の必要が無く、ほぼ無限の航続ている。実際にはソ連がそういったものを開発する

距離が得られることにある。従って、その用途としてことはなかった。この計画も、大陸間弾道ミサイルのは、長距離戦略爆撃機、高空からの長期間の偵察飛行開発が容易であることが実証されたことから 1 9 6 4 年などが考えられる。

（2）に計画は取り止めとなった。
なお、上記の一連の計

この開発にあたっては、放射線遮蔽試験用にB- 3 6

画にはドイツから米国へ渡り、後に米国空軍研究所のを改造したNB- 36Hを1機製造し、原子力推進機であトップとなったHans von Ohainが指導陣に加わってるX-6を2機製作することとなった。X-6は機内に原いたとの説がある。彼は空軍退役後にデイトン大学に子炉P- 1を搭載、その熱をジェットエンジンまで導き、勤め、そこで 1 9 8 0 年頃にWhittle博士と出会い、二人推力とするものであった。吸入された空気は、炉心とは死ぬまで親交を深めたことが知られている。国家を直接接触し、その熱によって膨張する。この膨張した超えた人から人への系統化であった。

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

367

①ラムジェットエンジン; 圧縮機を持たずに、入り口のラム圧力を利用する②ガスタービンエンジン; 圧縮機により空気を圧縮する。この方式が当初から現在までの主流
ガスタービンエンジンは、出力の取り出し方により3 つに分類される①ジェットエンジン; 推進力はジェットのみ。戦闘機と大型航空機の主流②直結型タービンエンジン; ターボプロップエンジ
図5.1

X-６を搭載する為に製造されたNB-36H（1）ンと呼ばれて、推進力はプロペラとジェットを併用する。現代のプロペラ機の主流③フリータービン型エンジン; ターボシャフトエン
ジンと呼ばれて、プロペラだけの出力で飛行。現代のヘリコプターで主流
ジェットエンジンは、次の 2 種類に分類される①ターボジェットエンジン; 初期のエンジンの主流②ターボファンエンジン; 現代のエンジンの主流
なお、超音速機や戦闘機では、排気ジェットの速度を高めるために再燃機関としてのアフターバーナーが装備されることが多い。フリージェット流れは、音速

図5.2

試作された原子力エンジン"Tory-IIC"（2）以上にはならないために、排気温度を上げる必要があ
るからである。

なお、これらの計画中止の背景には、1 9 5 7 年にソターボファンエンジンは、次の 3 種類に分類される

ビエト連邦が打ち上げたスプートニク 1 号による人類①低バイパスエンジン; バイパス比が 1 〜 2 程度で、初の人工衛星の成功があったとも云われている。つま主に高速飛行を目的とする軍用機に使われるり、このことを契機に、長期間の飛行を必要とする偵②高バイパスエンジン; バイパス比が 3 以上で、主察機などは、人工衛星を利用する方がはるかに安全でに経済性を重視した民間機に使われる

信頼性が高いとの認識によるものと思われる。ソ連が、③ギアードファン・エンジン; より大型のファンをいち早く人工衛星の成功を公表したことが、原子力飛用いるために、低圧系にギアーを取り入れる。こ

行機計画の中断に役だったことになる。

れからのエンジンの主流
ターボファンエンジンの熱効率は、バイパス比（燃5.2 ジェット推進機関の分類

焼器を通らないファン側の流量と燃焼器を通るコアー

ジェット推進機関は、まず流動気体の取得方法で二の直径が増大するのだが、効率を確保するためには先の流量の比）が大きい方が良い。そのためにはファン端の速度を制限しなければならない。そのために、回分される。
①ロケットエンジン; 空気を吸い込まずに作動が可

転速度は遅くなる。一方で、ファン駆動タービン（低能、初期の飛行機の補助機関として採用された圧タービン）の性能は、回転速度が落ちると低下する。

②エアーブリジング・エンジン; 吸入した空気で作そのために、ファンの駆動軸に減速ギアーを装着して、動するので、当初から現在までの主流

全体性能の向上を図るギアードファン・エンジンへの移行が 2 0 世紀末から進められている。

エアーブリジング・エンジンは、さらに二つに分類
される。

368

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March

エンジンの構成要素について、エンジンの前方から順に、その主要機能を説明する。
（1）インテーク（空気取り入れ口）
航空機は高速で飛行する、また急上昇や急旋回もする。そのために、エンジンへ流入する空気流をある程度減速し、かつできるだけ均一にする必要がある。通常は丸みを帯びた唇状（ピトー形）だが、超音速機では 2 次元形状になる。さらに、超音速機では通路面積を可変式にして、弱い衝撃波により流入空気を調整する。また、内壁には吸音パネルを貼るなどして、エン
図5.3

航空エンジンの分類（3）ジン前方への騒音を低く抑える働きをする。
（2）ファン

ここで、何故バイパス比を大きくする努力が続けら

軸流圧縮機の 1 種だが、プロペラのような働きをすれるかを説明する。エンジンの推力は、流体の質量とる。そのために、超大型ではケーシングの無いアンダ

噴出速度の積になる。必要とされるエネルギーは速度

クテッド・ファンなども開発されているが、通常の民の二乗に比例する。つまり、速度を 2 倍にするには 4間航空機用では、ケーシングで保護される。ケーシン

倍のエネルギーが必要になる。そこで、速度は上げず

グは、万一ファンブレードが破損した時に、破片が機に、流量を増やす方が全体の熱効率がよくなるという体を傷つけないようにコンテインメント機能が要求さわけである。
さらに、低い速度ならば排気によるジェッれる。

ト騒音も小さくなる。

内径と外径の速度が極端に違うので、空力性能向上のために、精密な数値解析により複雑な翼形状になっ5.3 構成要素とその機能
ジェットエンジンは、本体とその作動に必要な補機類に加えて、機体側で必要な動力源を発生させる機器（例えば発電機や油圧ポンプなど）で構成される。補ている。また、大型の鳥（型式証明では、8 lbの鳥を最高離陸速度で打込むことを要求）が飛び込んだ時にも破壊せず、万一破壊されても、エンジンの制御が失われずに、安全に停止することが求められている。
従来のファン動翼を図 5 . 6 に、数値解析により複雑な形状になったファン動翼を図 5 . 7 に示す。

機類は、駆動力が必要とされる場合には、高圧軸からベベルギアーなどによって回転力を得るギアーボック
スに取り付けられる、その他はエンジン外周に配置される。本体の構成を図 5 . 4、および図 5 . 5 に示す。

図5.4

図5.5

ターボジェットエンジン本体の構成要素（4）アフターバーナー付きターボジェットエンジン（4）図5.6

従来のファン動翼（IHI提供）図5.7 複雑な形状になった
ファン動翼（IHI提供）

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

369

（3）圧縮機

替燃料も比較的容易に採用が可能になる。しかし、超タービンで必要な力を出すための高圧空気をつく

高温の連続燃焼では、窒素酸化物の生成が避けられず、る。創成期は遠心式であったが、現在はおおむね多段

燃料をできるだけ微粒化したり、予熱することによりの軸流になっている。小型のエンジンでは、最終段の反応時間を短くする努力が続けられている。

翼が小さくなりすぎて加工性や効率が不利になるの

圧縮機出口の高速で高温高圧の空気は、ディフュー

で、最終段のみを遠心式にする場合がある。圧縮機内

ザーで燃焼に最適な速度まで減速される。また、円周の流れは、低速状態ではあまり圧縮されないので、奥上に並べられる燃料の噴射ノズルは、タービン入口でに行くに従って通路が極端に狭くなってしまう。このの温度分布が、できるだけ均一になることが求められために急速な回転数の増加により、空気が詰まって逆ている。その場合、タービンでの仕事は、周速の高い流する現象が起きることがある。サージングと呼ばれ外径側が大きいので、低圧タービンでも均一に仕事て、圧縮機の羽根が全壊することが起き、非常に危険ができるためには、外径側の温度は内径側に比べてである。そのために、静翼の角度を可変式にして、流1 0 0℃程度上げるなどの温度分布が求められる。

路面積を調整したり、高圧軸数を分割して同一回転数

これらの条件を満たすために、形式としては同心円での圧縮比を低く抑えるなどの設計が用いられる。

状のアニュラー式と独立した燃焼器を円周上にならべ

また、圧縮された空気は客室加圧用やエンジン前部

るキャニュラー式がある。後者は、部品修理や交換にの防氷、高温部の冷却空気として、それぞれ適当な段は便利であるが、温度分布の均一性に問題があり、現から抽気される。その際、外径側からの抽気は主流に在は採用されていない。

混入された異物を排除し、内径側からの抽気は清浄な（5）タービン

空気を供給するなどの機能も含まれる。

円周上に固定されている静翼列で加速された高温高圧ガスが、動翼に吹きつけられることにより、回転力が生じる。高圧タービンは、単段か 2 段で高圧圧縮機を回転させる。低圧タービンは段数が多く、ファンと低圧圧縮機を回転させる。
タービン入り口温度は 8 0 0℃以上（現在は 1 8 0 0℃まで可能）ないと、圧縮機を回転させるのに十分なター
ビン回転力が得られず、またタービン動翼による遠心力は 2 万G（重力加速度の 2 万倍）にもなるので、それを支えるディスクの強度が十分でないと成り立たな

図5.8

軸流式圧縮機の内部例（4）い。このために、当初は、翼とディスクの材料と、翼の冷却方法の開発が、エンジン設計の成否を決めていた。新材料と効果的な冷却方法の研究は、現在も続けられている。
一方、低圧タービンは高圧タービン通過後の残った温度と圧力でファンを回さなければならない。しかも、回転数はファンの先端の周速で制限されるために、タービンが望む回転数には遙かに及ばない。そのために、様々な空力設計が試みられている。
これらの問題の解決策の一つとして、前述のギアー
ドファンのほかに、RRでは低圧タービンを二つに分けて、中圧タービンを設けることにした。このために、

図5.9

遠心式圧縮機の内部例（4）軸系が 3 軸になり、設計は複雑になるが、圧縮機内の空気流の安定化のための可変ノズル機構が不要になり、タービン全体の効率も向上させることができる。

（4）燃焼器

370

また、低圧タービン部の独特の問題として、後段でレシプロ型と違い、等圧連続燃焼なので、灯油以上

は翼高さが増すことによる翼振動が避けられない。最の蒸留温度のジェット燃料が使用されるが、様々な代高回転数に達するまでには、数個の共振周波数を通過

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. Marchしなければならず、様々な防振設計が試みられている。

るが、エンジンの主軸のベアリング冷却用を含めた全潤滑油量は、毎分十数リットルにもなり、全ての潤滑油を廃油ポンプを介してオイルタンクに戻す設計は、
オイル・マイグレーションとしてしばしば問題となる。
（8）補機システム
補機システムは、大きく分けて次のように分類される。
（a）燃料コントロール系統
エンジンに供給される燃料の流量を制御する。制御
方式は、手動、機械式、油圧式、電子式と進歩が続けられた。現在では、FADEC（Full Authority DigitalEngine Control）が一般的である。燃料流量のみで多図5.10

高バイパス比３軸式ターボファンエンジン（4）岐に変わるエンジン作動条件を制御するために、従来は超芸術的な 3 次元カムが使われていたが、FADECの出現で 3 次元の制約から解放されて、自由に多次元の制御が可能になった。そこから、機体側のコンピュー
タとの会話が可能になり、運行中の作動状況の把握も含めて、多岐にわたってのエンジン制御が可能になっている。
（b）潤滑油系統
エンジン本体の軸受は、高温高速になり、特に軸力を支えるボールベアリングは常に軸受技術の最高のものを採用している。軸受技術がメインシャフトの外径を決めているといっても過言ではない。油は潤滑と

図5.11

高圧タービン翼と内部冷却通路

同時に軸受部の冷却も兼ねている。そのために、廃油を燃料で冷却するFCOC（Fuel Cooled Oil Cooler）とACOC（Air Cooled Oil Cooler） が 併 用 さ れ る。

（6）排気ノズル

FCOCは、燃料の予熱の機能を有するが、燃料流量がファンからの空気とコアーからの燃焼ガスが排出さ少ない低速時ではACOCが必要になる。ギアードファ

れ、それがエンジンの推力となる。推力は、質量と速ン・エンジンでは、さらにこの系統の設計が複雑化す度の積なので、速度は速いほど良いが、騒音が問題とる。

なる。エンジン後端での騒音は、
このジェット騒音と、（c）電気系統

回転体から発する翼数に関連する周波数の騒音が主な機体が装備する様々なシステムが電子化される中音源なので、この両者をうまくミックスして、全体騒

で、エンジンの発電量は大きく増加する傾向が続いて音を減らす工夫が試みられている。

いる。そのために電気系統の不具合が従来に比べて多（7）ギアーボックス

発するようになり、今後は最も重要な開発分野になる

発電機をはじめ、様々なポンプ類や計測器をすべてと思われる。

取り付けるための歯車列で構成される。それぞれの補（d）2 次空気系統機が要求する回転数に合わせるべく、補機取り付け軸

客室の加圧とエンジン高温部の冷却空気の供給が主の回転数が歯数で決められる。また、一部の補機の不であるが、エンジン前部の防氷にも使われることがあ具合により、他の補機の機能が失われないために、接る。その配管設計は特殊技術を要する。エンジンのケー

続部の一部を弱くするフェイルセイフ設計（シヤー・シングは、高温になると数ミリメートル膨張するが、セクション）が多用される。

配管類は低温のままで膨張しない。そのために、通常

回転力は、エンジンの主軸から笠歯車（エンジンでの配管設計では、熱膨張差によって留め金部が破壊さは、ベベルギアーと呼んでいる）を介して取り出されれてしまう。従って、複雑なコの字型やS字型の配管るが、これらすべては大量の潤滑油を必要とする。ギ

設計が行われるのだが、そのために、エンジンを外側

アーボックスは通常はエンジン最下部に取り付けられから点検したり、メインテナンスを行うスペースが確

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

371

保できなくなる。複雑な配管を避けながら、必要個所ので、このシステムは、経済上最も重要なことになる。

に整備員の手が届くかどうかは、CADだけでは完全

また、重要部位の温度、圧力、応力、振動数などの大ではなく、従来は実物大のモックアップをつくり確認

量の運航データを適時にモニターして、運航中の当該された。

エンジンの健全性や故障発生の可能性予測などが行わ

また、曲がりくねった配管は、多くの共振周波数を持つ。それを避けるためには、要所を固定する必要がれているので、この分野の設計のニーズは近来特に高まっている。

あるが、コストと軽量化のためには、最低限の数にする必要がある。
参考・引用文献（e）機体操作用動力源
機体の可動部の動力源の多くは、エンジンの補機から供給される。主なものは、主脚の上げ下げと、姿
勢制御用の蛇面操作用の油圧ポンプや油圧に代わる

https://ja.wikipedia.org/wiki/X-6（2020.4.1）（2）Wikipedia「プルート計画」

電動モーター用発電機などである。

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%97%E3%（f）モニタリング系統

83%AB%E3%83%BC%E3%83%88%E8%A8%88%

従来は、オーバーホウルの間隔が設計で定められてE7%94%BB,（2020.4.1）

いたが、近年は様々なモニタリングによって、分解検（3）石澤和彦「橘花」三樹書房（2001）p.33

査の時期が決定される。エンジンの使用者コストは、（4）石澤和彦「ジェットエンジン史の徹底研究」グラ

オーバーホウルのコストが、初期コストの数倍になる

372（1）Wikipedia「X-6 航空機」

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March

ンプリ出版（2013）

6 民間航空機用エンジンの進化の歴史
1 9 0 3 年のライト兄弟による動力有人飛行の成功以たが、いずれも膨大な資金の調達に苦労をした。当時

前にも、動力飛行機は存在した。ウィリアム・サミュの技術は、現代のものとはかけ離れているので、本稿

エ ル・ ヘ ン ソ ン（William Samuel Henson, 1 8 1 2 -では省略をして、第 2 次世界大戦後の進化の歴史を 1 0

1 8 8 8）はイギリス生まれの発明家で、彼が 1 8 4 0 年代

年刻みで辿ることにする。それは、エンジンの性能が、に構想した「空中蒸気車」は固定翼、推進力、降着装

ほぼ 1 0 年刻みで飛躍的に向上したためで、その歴史

置、尾翼など後世の飛行機の特徴の大方を備えた先駆を図 6 . 2 に示す。

的なものであった。この、固定翼と動力を組み合わせたのはヘンソンが史上初とされているが、実機は製作されず構想のみに留まった。
しかし、彼の協力者であったジョン・ストリングフェロー（John Stringfellow, 1 7 9 9 - 1 8 8 3）は、ヘンソンが飛行機械開発を断念した後も独自に研究を続け、
1 8 4 8 年に蒸気機関を積んだ単葉の模型飛行機（図 6 . 1）をわずか 1 0 ft（3 m）だが飛ばすことに成功したとされる。
その後約 2 0 年間は飛行機開発から遠ざかるが、1 馬力の蒸気機関で動く三葉の模型飛行機を製作した。これは総重量が 1 6 lb（約 7 kg）という軽量さを実現し

図6.2

第1世代から第6世代までのエンジン性能の進化ており、1 8 6 8 年にロンドンの水晶宮における航空博
覧会で公開飛行に供せられた。固定翼の動力模型によ（1）る、史上初の公開飛行とされている。

6.1 実用化初期 1940年代までの歴史
2 0 世紀に入ると、航空機開発熱は欧米で急速に高まり、毎年多くの起業や飛行が行われた。そのすべてを列挙することはできないが、特に第 1 次世界大戦では、偵察機、戦闘機、爆撃機など多くの軍用機が開発された。それを受けての大戦直後の 1 9 1 9 年と 1 9 2 0
年の 2 年間の激しい動きは、欧米の主要国間でフラッグ・キャリアーの育成と、国際間の主要航空路の争奪戦が開始されたことを示している。それは、これ以降延々と続く国家の威信をかけた競争の前触れであった。また、様々な競技会の開催などにより、軍用機よりも民間航空用の方に圧倒的な開発熱が喚起されて急速な発展を遂げ時代でもあった。欧米各国のこのような経験の積重ねにより、民間航空機用エンジンは製造技術と信頼性を次第に獲得し、1 9 3 0 年代には大型旅

図6.1

ストリングフェローの単葉模型飛行機（1）（ロンドン科学博物館）

客機による定期航空路の開発が始められた。
6.1.1

レシプロエンジンの旅客機

ヘンソンとストリングフェローは、ことにあたって

飛行機の開発熱は急激に高まったが、動力源として国際企業「空中輸送株式会社」を起業しており、世界のジェットエンジンの開発は容易には進まなかった。

初の民間航空会社ということができる。これ以降、英・

一方で、技術的に着実なレシプロエンジンの進化は急米・仏では膨大な数の民間航空事業への試みが行われ激に進んだ。特に 1 9 2 0 年から 1 9 3 9 年の間は航空機

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

373

の「熟成の季節」とも云われている。現代でもそうで

開催年

開催地

勝利国

エンジン名

馬力

あるが、航空機とエンジンは製造面での裾野が広い。

1913

モナコ

仏

Gnomee14160

二つの大戦に挟まれたこの期間は、鉄工業を始めとし

1914

モナコ

英

Gnome9100

139.6

1920 ヴェニス

伊Ansaid12

500

172.7

1921 ヴェニス

伊Isotta12

250

179.7

1922

ナポリ

英

Niion

450

234.5

1923

コウス

米

CD12

465

285.5

1925 ボルチモア

米

CV1400619

374.3

1926 ハンプトン

伊FiatAS2

800

396.7

1927 ヴェニス

英NepierL

985

453.2

て多くの産業が育った時代であった。
その中にあって、旅客機の定期航空路の成否は安定した飛行速度の獲得であった。
当時の飛行機はエンジン性能が十分でなく、向かい風では大幅に速度が落ちてしまい、
例えばパリ・
ロンドン間でも向かい風では途中で燃料切れを起こす

平均時速
73.6km

始末であった。そのために先ず行われたのは、エンジ

1929

コウス

英

RR R

1290

528.9

ンの出力を増すことであった。

1931 ソレント

英

RR R

2350

547.3

先ず適用された技術は、既存のエンジンを改造する

図6.3

（2）
もので次のものがある。

シュナイダー杯の勝者の記録（2）のデータより筆者が作成①ピストン頭部を加工して、シリンダー内の圧力を
この間に行われた技術の革新は、エンジンの水冷方法

あげる②出力上昇に合わせて、燃料の混合比をあげると過給機（エンジンの場合には、スーパーチャージャー

③ 過給機を装備すると呼ばれる）の改善であった。通常のラジエターでは空

しかし、このような改善ではまだ定期航空路の開設

気抵抗が増すために、翼面に多数の真鍮や銅管を流れには適しておらず、もっぱら当時盛んに行われていたに沿って這わす加工が行われた。また、エンジン軸のスピード競争に優勝するためのものであった。その一後端に増速ギアーを介してターボ式の過給機を付けて、つに「シュナイダー杯」がある。アニメ映画「紅の豚」

そこから気化器をとおしてシリンダーに燃料と圧縮さに出てくる水上飛行艇による速度競争で、長期間継続（2）
れた空気を送り込む過給機技術も開発された。

された。その優勝者の記録を図 6 . 3 に示す。

1 9 1 9 年から 1 9 3 0 年前半は、1 5 世紀の大航海時代

国際間の民間航空路の急激な伸び （1919-1920）
1918年11月11日ドイツと連合国の休戦協定が締結され、同日午前11時に発効し、第1次世界大戦が終結した。直後の2年間は国際間の民間航空路の開発が盛んに行われた。
◦1919年（4）1月：ルイ・ブレゲーが Compagnie Des Messageries Avienneを設立（後のエールフランス）
2月18日：アンリ・ファルマン、パリ - ロンドン間の定期商業飛行を開始。
4月：旅客輸送専用に作られた初の旅客機、British Aerial Transport Company 'Commercial' が初飛行。
5月8日-27日：アメリカ海軍のカーチスNC-4飛行艇、着水しながらの大西洋横断飛行に成功。
6月6日、7月13日：G・H・スコット少佐ら30名が、飛行船R-34による初の大西洋横断・往復飛行に成功。
6月15日：ビッカース・ビミーでカナダ―アイルランド間を16時間での無着陸横断に初めて成功。
10月7日：オランダの航空会社、KLMが運航を開始。
コロンビアのアビアンカ航空が運航を開始。
10月13日：パリ国際航空条約締結。
11月12日-12月10日：ビッカース・ビミーで英国→オーストラリアへの飛行に初めて成功。（3）◦1920年
イギリスの航空機メーカー、デ・ハビランド社が設立される。
オーストラリアの航空会社、カンタス航空が運航を開始。
1月-5月：アルトゥーロ・フェラーリンら、2機のSVA機でローマ・東京間の飛行。
第3回シュナイダー・トロフィー・レースが行われる。優勝はイタリアのサボイア S.12。
9月：イギリスのソッピー社清算、ホーカー社が設立される。

374

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. Marchは、ダグラス社に依頼してDC- 2 型機の開発を依頼して、これを導入した。
P&W R- 1 3 4 0 が機体に搭載されたP&Wの最初のエン ジ ン で あ り、 そ の 後 ワ ス プ シ リ ー ズ と し て 合 計
3 4 , 9 6 6 台のエンジンが生産された。ちなみに、P&W
社は 1 9 2 5 年にF.B.Rentschlerの発案により設立された。同社が配布しているカタログの冒頭には、次の言
図6.4 リンドバーグが使用したスピリットオブセントルイス号（5）葉が述べられている。
「the best aircraft could only beになぞらえて、大飛行時代ともいわれる。コロンブス

progress beyond a one-man show only through等と同じく、大西洋横断やアジアへの空路の開発が各

larger aircraft, capable of greater speed and range」

国により競われた時代だからである。多くの飛行記録として、その後のエンジン技術の発展に貢献した。

built around the best engine」。また、「aviation couldが達成され、主要国は、航空会社を設立した。その多くは、現在も存続している。その結果、航空機を持たなかったスペインとポルトガルは、中南米での権益に大きな打撃を受けることになった。
速度の問題が解消されると、長距離飛行への課題はもっぱらエンジンの信頼性であった。
つまり、IFSD（In
Flight Shut Down、飛行中のエンジン停止）が最大の問題であった。特に点火系と冷却系に問題があったと云われているが、私の経験では、それは 1 9 5 0 年代の乗用車と全く同じといえる。電解質である水が、銅製のラジエターと鉄製のエンジンを高温で巡るので、問題の解決には冷却液を変更する必要があった。航空機の運航会社にとっては、安全性と信頼性の確保は最重要課題であり、このための技術が次々と開発された。

図6.5

Boeing 247に搭載されたP&W R-1340エンジン（6）転機となったのは、1 9 2 7 年 5 月のC.リンドバーグ

第 2 次世界大戦中に軍用機用に大型化されたレシプのニューヨーク・パリ間の 3 3 時間 5 8 1 0 kmの無着陸

ロエンジンは、終戦直前から民間機用に転用が始まっ

飛行の成功であった。この飛行は第 1 次世界大戦前にた。ボーイングB- 2 9 爆撃機（太平洋戦争末期の日本提案された「オーディグ賞」の獲得が目的で、それ本土空襲に多数導入された）を原型としてC- 9 7 スト

以前に何人もの死者を出していたが、彼はその賞金

ラトフレイター輸送機が開発され、1 9 4 4 年 1 1 月に初

2 5 , 0 0 0 ドルと世界的な名声を得た。

飛行した。エンジンはP&W R- 4 3 6 0 エンジンに換装

この飛行の成功には、いくつかの理由付けがある。

された。

諸説は、彼の若さと勇気、翼型を始めとする飛行機のさらに、大型・長距離旅客機Boeing 3 7 7 がC- 9 7 を性能向上を挙げているが、やはり、エンジンの信頼性基に開発、大戦後の 1 9 4 7 年 7 月に初飛行し、パンアメの進化が最大の理由であった。この機体の搭載エンリカン航空のニューヨーク - ロンドン線に就航した。

ジンはライト・ホワールウィンドエンジンと呼ばれ、この機体は、日米路線にも多く投入され、映画評論家

1 9 2 3 年に米国のカーチス・ライト社が開発した航空の淀川長治が黒澤明の代理としてアカデミー賞授賞式

用エンジンであり、一連のワールウィンドシリーズのに出席する際や、マリリン・モンローとジョー・ディ

始祖となった。1 9 2 0 年代のアメリカやオランダ等のマジオが新婚旅行で日本を訪れた際にも使用された。

多くの航空機に使用された。

（5）

また、同年初飛行のダグラスDC- 6 は、客室を与圧

一般の旅客機としては、1 9 3 3 年には乗客 1 0 名を乗して 7 0 0 機を超すベストセラー機になった。日本航空

せることのできるBoeing 2 4 7 が運航を始めた。さらにも採用されて、ジェットエンジンを搭載して 1 9 5 8に、1 9 3 8 年には客室の与圧を行ったBoeing 3 0 7 が運年初飛行に成功したDC- 8 の登場まで長距離機として航を始めた。このBoeingの機体はユナイテッド航空

多くのエアラインに採用された。これらの登場により、が一手に引き受けたために、TWAとアメリカン航空

クイーンメリー号などの豪華大型客船による大西洋横民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

375断航路は急激に衰退した。
このように、軍用機として開発された航空機を、直後に民間機に改修することは、新型機の開発のコスト

6.2 ターボジェットの時代（1950年代）の
民間航空機用エンジンを軽減するために頻繁に行われた。この手法は、機体

この期間には、設計と生産技術の急速な進歩により、では続かなかったが、エンジンでは 2 0 世紀末まで行

航空機の実用化が一気に進んだ。それは、このことがわれていた。

軍事面と民間面の双方で国力を左右するほどの産業と見なされ、特に英米で精力的に投資が続けられたこと

6.1.2

ピストンエンジンからジェットエンジンへの切り替えによる。大きな技術変化としては、当初は、遠心圧縮機が簡潔・高信頼性の両面での優位性で用いられてい1 9 4 0 年代後半では、運行中の旅客機はレシプロエ

たが、高速化に伴い、前面面積の小さい軸流圧縮機にンジンが主流であったが、エンジン製造会社は大型の変化していったことが挙げられる。また、アメリカでジェットエンジンの開発に集中していった。

はアフターバーナーを取り付けたジェットエンジンをP&Wは、1 9 4 7 年にすべてのピストンエンジン関連事業をカナダのP&Wに移管し、ジェットエンジン専

戦闘機に搭載し 1 9 5 3 年には音速の壁を破ることに成功した。

門会社となった。海軍との契約で、PT 2（T 3 4）ター
ボプロップエンジン（出力 6 0 0 0 hp, 4 . 2 MW）、更に

大洋横断用の大型エンジンの開発

翌年にはJT 3 ターボジェットエンジン（出力 3 . 7 ton,

ガスタービンは、間欠燃焼のピストン機関と比べて3 6 . 5 kN） の 開 発 を 始 め た。 ま た、 量 産 と し て は、

連続燃焼のために、小型・軽量で高出力が可能になる。

1 9 4 7 年から海軍用にJ 4 2 ターボジェットエンジンを

つまり、ガスタービンは当初から航空用としての申し生産したが、これはホイットルのW 2 エンジンの発展

子の特質を備えていたと云うことができる。また、大型をRolls-Royce社から技術導入したものであった。

量の空気流を必要とするが、高空では空気が清浄で圧他方、GEはRolls-Royce社の技術を全面的に導入し縮機内の汚れが起こらず、出力逓減がほとんどない。

た。第 2 次世界大戦末期における、英国政府とRRの

さらにこの時代ではジェットの排気処理も気にせず、決断については、2 . 3 . 2 項で述べたが、具体的にはこ

また騒音も上空では問題にならなかった。このようなのようであった。

要因により、航空機用として、2 0 世紀後半は航空用の当時、レシプロエンジンで大成功を収めていた米国のエンジンメーカーは、ジェットエンジンの旅客機へ

ガスタービンが全盛となった時代ということができる。
しかし、発明当初からの問題であった熱効率の向上

司は「アメリカ・カのためには、高温連続燃焼に耐える新材料の開発と高ナダにおけるジェットエンジンの発達と進展」の中で温部の効率的な冷却設計技術が必須となる。さらに、

次のように述べている。

その双方に対して、超合金の精密鋳造と難削材の精密『1 9 4 1 年 1 0 月 1 日 、分解されたホイットルW 1 -X

加工が高い信頼性により保証されなければならない。

型エンジンとPJ社の技術陣が 、イギリスから空路ア

このために、エンジンの技術的な進歩は、その後約メリカに到着する。
アメリカ陸軍航空隊は、
すでにター

1 0 年刻みで、段階的に進むことになった。

の採用には消極的だった。吉中

ボ過給機でずいぶん経験のあるゼネラルエレクトッ

圧縮機とタービンの空力性能が向上すると、主要エク（General Electric）社をジェットエンジン製作会

アラインからは、より大きな推力のエンジンが求めら社として選んでおり、PJ社技術陣の助けを得てW 1 -X

れるようになった。しかし、圧縮機の段数が多くなる

型エンジンのコピーを、GE 1 -Aという名称で製作し、と、低回転状態での低圧側と高圧側での流れが安定せ

1 9 4 2 年 3 月 1 8 日、GEのマサチュセッツ州リン市の工ずに、エンジンの始動が困難になった。そこで、圧縮場で地上試験を開始している。
』（p. 5 8）機を二分割して、低圧圧縮機を低圧タービンで、高圧

（3）

376

6.2.1

これにより、米国でのジェットエンジンの開発・製

圧縮機を高圧タービンで駆動するという、2 軸ターボ造が開始されることになった。さらに、敗戦国ドイツ

エンジンが開発された。この発明によりP&W社は圧からはフォン・オハイン博士を始めとする大人数の科

縮比 1 3 . 1 のJT 3 エンジンの開発に成功した。当時の

学者と技術者が米国に移住することになり、米国産のRRのエイヴォンは 6 . 5、GEのJ 4 7 エンジンでは 5 . 1 でエンジンは急速な発展を遂げることができた。

あった。

一方で、日本では空白の7年間の期間中であり、一1 9 5 0 年代の民間航空機の開発競争は、デハビラン

切の航空機用エンジンに関する活動は行われなかった。

ト社のコメットにより始まった。1 9 4 9 年に初飛行に

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March

P&WのJT 3 エンジンであった。これにより米大陸横断飛行時間は、半分以下にすることができた。
さらに、パンアメリカン航空がニューヨーク-ロン
ドン間の飛行計画を実現するために、更なる大推力エンジンを要求し、P&W によってJT 4 エンジンが開発された。両エンジンの比較を（図 6 . 7）に示す。
直径

流量

サイクル

離陸
推力

推力
重量比

圧縮機
段数

タービン
段数

mm

kg/s

圧力比

kN

kgf/kg

LPC+HPC

HPT+LPT

JT3C
-6

988

90.7

12.5:1

57.8

3.07

9+7

1+2

JT4A
-3

1092

113.0

12.0:1

77.8

3.49

8+7

1+2

エンジン

図6.6 アメリカ空軍のJ57（JT3の米軍用識別番号）（9）成功後、改良を重ねて 1 9 5 1 年 1 月に最初の量産型が英国海外航空に納入された。速度・高度共に前人未到の領域を飛ぶ初のジェット旅客機は、航路開拓も兼ね

図6.7 JT３とJT４エンジン諸元の比較て 2 年間の準備期間を設け、その間に 2 機の試作機が（３）を基に筆者が作成

世界各地に飛来し大評判になった。
1 9 5 2 年 5 月には初の商用運航が英国海外航空によJT 4 エンジンを搭載したパンナム機は、ニューヨー

り実現し、ヒースロー -ヨハネスブルグ（ローマ、カク－ロンドン間のコメット機の市場を完全に奪うこと

イロ、ハルツーム、エンテベ、リビングストン経由）に成功した。新型の大型のエンジンを搭載した大型の間での所要時間を一気に半減させた。 エンジンは、

航空機が、市場優位になる基礎が出来上がった時代とDHエンジンズ社のゴースト 4 基であったが、1 9 5 3 年なった。

にRR Avon 5 0 3 に換装された。
コメット機は、従来のプロペラ機と航続距離も同様であり、大西洋横断路線の無着陸横断は不可能であった。しかし、従来の 2 倍の速度と定時発着率の高さが実証され、ピストンエンジンと違い振動も少ないなどの快適性もあり、初年度だけで 3 万人が搭乗する人気であった。就航から 1 年の間に高速機に不慣れなパイ

図6.8

JT4エンジンのカットモデル（JAL提供）

このエンジンは、DC8 機に搭載され富士号

ロットの操縦ミスにより 3 機が離着陸時の事故で失わ（登録番号 JA8001）として日本で活躍した。

れたが、乗客に死者は出なかった。
しかし 1 9 5 4 年 1 月に、イタリア近海を飛行中の英

6.2.2

ターボファンエンジンの開発

国海外航空機が墜落し、乗客乗員 3 5 人が全員死亡し

しかし大型化されたエンジンが排出する高速の排気た。
回収された残骸の状況などより空中分解が疑われ、ガスは、騒音問題を引き起こした。そこで、エンジン

英国海外航空はコメット全機の運航を停止した。

からの排気ジェットの速度を落とす対策が考えられその後耐空証明を取り消されたが、問題部分と思わた。この理論は、1 9 3 6 年にホイットルが特許を取得れた個所を改修後に運航が再開された。しかし運航再していたが、エジンの要素効率が悪く実現はしていな

開後の同年 4 月にも、イタリア近海を飛行中の南アフかった。P&Wは、先に開発されたJT 3 エンジンの改

リカ航空機が墜落し、乗客乗員 2 1 名が全員死亡した。

良型のJT 3 Cエンジンにこの改良を加えて、JT 3 Dター

この二度目の空中分解を受けてコメットは再び耐空証

ボファンエンジンの開発に 1 9 5 8 年に成功した。この明を取り消され、全機運航停止処分になり、そのままエンジンを搭載した新型機は、離陸時の騒音を 1 0 デ

姿を消した。空中における事故は、直ちに全員の死亡

シベルも低減することに成功した。このエンジンは、事故に繋がるために、特に民間航空機用エンジンの空

2 0 年間に亘り軍用機用も含めて 8 0 0 0 機以上が生産さ中停止（FSD, In Flight Shut Down）には、十分な配れた。この成功により、ターボジェットからターボファ

慮が加えられることとなっていった。

ンへの変更が急激に進むことになった。

その間に、米国ではボーイング社が大陸横断を可能

DC 8 機は 1 9 5 8 年に初飛行し、JALを含む太平洋横にする大型の旅客機（Boeing 7 0 7）を開発するために、断飛行に多く投入された。1 9 7 2 年に生産が終了した

大推力のエンジンを必要としていた。
採用されたのは、が、多くの機体はまだ世界中で活躍している。例えば、民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

377

機齢 5 0 年超の機体は国際ボランティア医療団の所有機として非常時の緊急輸送に従事し、新型コロナでも医療用機器を輸送した。大量の貨物と人員の安全輸送
は、健全なエンジンのお蔭である。

6.3 第１世代（1960年代）の民間航空機用エンジン
この 1 0 年間は、民間航空機の第 1 世代と言われる
ように、大型航空機による国際間ルートが完成し、それに応じた機体が次々に開発されてエンジンの需要も急増した。一例としてボーイングの航空機の種類と型式証明の時期、及び搭載エンジン名は以下の通り。
B707-120B

1961.3

JT 3 D- 1

B707-138B

1961.7

JT 3 D- 1

B707-400

1962.2

Conway Mk 5 0 8

B707-300B

1962.5

JT 3 D- 3

B707-320B

1963.4

JT 3 D- 3 B

B720

1960.6

JT 3 C- 7

B720B

1961.3

JT 3 D- 1

B727

1966.1JT 8 D- 1

一方で、英国では異なる動きが続けられていた。ター

B727-200

1967.11

JT 8 D- 1 7

ボジェットエンジンの分野で独走状態にあった独の技

B737-100

1967.12JT 8 D- 7

術者は、敗戦と同時に米ソが招聘していたため、彼ら

B737-200

1967.12JT 8 D- 9の経験は使えずに、英仏は独自開発を余儀なくされて

B747-100

1969.12

JT 9 D- 7 A

図6.9

JALのDC8に装備搭載されたJT3D-3B（JAL 工場にて筆者が撮影）いた。ロールスロイス社は、独自にエイボン・シリー
ズエンジンを開発した。このエンジンは、堅牢な設計

このリストから分かることは、機体の仕様が変わるのために多くの転用型も開発され、航空機用の生産はたびに、エンジンの派生型が搭載されてゆくというこ

1 9 5 0 年から 1 9 7 4 年までの間に 1 1 0 0 0 台以上が生産とで、このことが新規のエンジン開発における重要事された。また、RRはこの技術を用いて、船舶・産業

項になっている。つまり、新規に開発される機体が、動力向ガスタービンエンジンの分野への進出も盛んに

将来どのような方向に改造されてゆくかの見極めであ行なった。

る。それらは、長距離型、短距離型、長胴型などが考世界の民間航空業界における大型ジェット旅客機えられる。

の優位性は 1 9 5 0 年代後期に完成された。従来の大型長距離型への変更は、乗客数を減らして、その分燃

レシプロ旅客機を遥かに超える定員 1 0 0 名超の輸送料搭載量を増やし、エンジンを増強すればよい。短距

力と、高空におけるマッハ 0 . 8 クラスの巡航速度を両離型は、逆に燃料搭載量を減らして、乗客数を増やす。

立させた。この二つは、2 1 世紀の今日もなお踏襲さ

離着陸回数が数倍になるので、エンジンは低サイクル

れている。また、この期間に開発されたターボファ

疲労寿命を長く設定しなければならない。長胴型は、

ンエンジンは、これ以降の大型エンジンの主流とな

単に乗客数を増やすためで、エンジンは出力を大幅にり、燃焼器を通過しないファン流量と燃焼器を通過増やす必要がある。このような派生型のエンジンを、する流量の比を表すバイパス比は次第に向上するも将来のエアラインの要求に従って、比較的軽度の設計のの、基本構造としては今日まで踏襲されている。

変更で可能にすることは、当初の基本設計段階で盛り

また、JT 3 やエイボン・エンジンに見られるごとく、込んでおかなければならない。さらに、このようなエ

民間機用エンジンを軍用機用に改造、またはその反ンジン全体の構想設計に属するノウハウは、繰り返し

対に軍用機用を民間機用改造する手法も、それ以降

新規のエンジンを開発する組織の内部にのみ、系統化

踏襲されている。

され伝承される。
当然ながら、これに相当するダグラス社とロッキード社の旅客機も就航し、競争はますます激しくなった。
そのことは次の第7章で述べる。エンジンに関しては、
この時期は低バイパスエンジンの開発と実用化が進378

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. Marchみ、更にバイパス比を高めた、高バイパスエンジンのであった。エンジンの大型化と信頼性の向上により、開発が競われ始めた。

主要エアラインはこぞって機体の大型化による旅客コ
ストの削減を求めた。エアラインの直接運航費は燃料

6.3.1

ターボジェットからターボファンへ

である石油の値段の乱高下により大きく変動する。燃1 9 5 9 年、ボーイング 7 0 7 と 7 2 0 用の発注が開始さ料費が全体の 5 0 %以上を占める期間もたびたび出現れた。初期のB 7 0 7 はJT 3 C ターボジェットエンジ

する。エアラインが求めるのは、「シート・マイル・ンを搭載していたが、騒音が大きく燃費も悪かった。

コスト」と呼ばれる旅客一人を 1 マイル運ぶためのコ

そのため、経済性を求めるエアラインからはより高ストになる。ジャンボ機はこの点で圧倒的に有利にな性能なターボファンエンジンの登場が望まれていた。

る。このことが 1 9 7 0 年当初から始まると考えた機体

1 9 6 1 年 3 月、JT 3 D搭載のB 7 0 7 - 1 2 3 とB 7 2 0 は、ア

会社とエンジン会社は、こぞって高バイパス・エンジ

メリカン航空で同日に運行を開始した。次に開発されンの研究を始めた。当初それは軍用機用のエンジンかたB 7 0 7 - 3 0 0 シリーズは、JT 3 D ターボファンのみらの転用であった。現在もそうであるが、新規エンジの注文だった。

ンの研究と開発費の総額は、計画通りの生産台数でもJT 3 Dエンジン・シリーズの改良が進み、熱サイク

総合収支の回復には 1 0 〜 2 0 年を要する。従って、特ルの圧力比の向上、遷音速ファンの採用などで推力とに欧米では新規のエンジン開発は軍用機用エンジンの燃料消費率が向上し、同じ機体でもより長距離の運航

開発費で行い、それを後に民間機用エンジンに改良すが可能になった。

る手法が採られた。

B 7 0 7 - 3 2 0 にJT 3 D- 3 B型 を 搭 載 し た の がB 7 0 7 -

米軍の大型輸送機CX-X計画は 1 9 6 3 年後半に始ま

3 2 0 Bである。ターボファン化により燃費が大幅に向り、搭載エンジン 4 発、総重量 2 4 9 トン、積載量 8 1 . 6上し航続距離が伸びたため、東京-モスクワ間ノンス

トン、巡行マッハ 0 . 7 5 の条件が示された。積載量を乗トップ飛行や、偏西風などの天候条件が揃い搭載量の客数に換算すれば、例えば荷物を含めて一人 1 0 0 kg

制限を行えば太平洋無着陸飛行も可能になった。

とすると800人が可能となる。この仕様に対して、
ロッ

エンジン名称JT3D-3B

JT4A-9エンジン形式

ターボファン

ターボジェット

キード社、ボーイング社、ダグラス社、マーティン社、ジェネラル・ダイナミクス社がこの提案に応えた。

搭載機種

DC8-50,-61,-62

DC8 FUJI 号（JA8001)

この大型機のエンジンに関しては、最大推力が 1 8推力（Kg)8165

7560

重量 (Kg)

1932

2272

トンの高バイパス・ターボファンエンジンの開発が必

推重比

4.23

3.33

運航期間

1962 ～ 1987

1960 ～ 1974

図6.10

初期のJAL所有のエンジンの比較（JAL のパネルを基に筆者が作成）

JT 3 Dエンジンの改良が進む中で、短中距離旅客機要となり、P&WとGEが開発競争を行った。例えば、
JT 3 D- 5 Aのファンの直径 1 . 3 m、バイパス比 1 . 4、最大推力 9 . 5 トンであり、それに対して、高バイパス比のJT 9 D- 1 は直径 2 . 3 6 m、バイパス比は 5、最大推力は 1 8 . 6 トンとなる。ファンの直径を、ほぼ 2 倍にする設計が必要であった。

用のより小型のJT 8 Dエンジン・シリーズの開発が始

この米軍の大型輸送機C 5 Aは、ロッキード社に開められた。設計の基本方針は、堅牢で信頼性が高いこ

発が委ねられることに決定された。エンジンは、GEとであった。

のTF 3 9 であった。敗れたボーイングとP&Wは、こB 7 2 7 にあわせて 1 9 6 4 年にJT 8 D- 1 が型式承認を得の開発の技術を民間機用に向け、B 7 4 7 の機体とエンた。このエンジンは、その後推力を 1 2 , 2 5 0 - 2 1 , 0 0 0

ジンの開発に注力することになった。JT9 Dエンジン・ポンドまで幅広く広げ、B 7 2 7、B 7 3 7、DC- 9 にも搭シリーズの開発は、このために始められ、1 9 6 6 年に載された。3 5 0 社のエアラインで採用され、総生産台

地上運転を開始して、1 9 6 8 年には米軍機のB 5 2 を改

数は 1 4 6 0 0 台で総運転時間は 1 5 億時間に達した。草造したFTB（フライインング・テストベッド）によ

創期のターボファンエンジンでは比類なき製造数を誇る空中試験飛行が行われた。そして、1 9 6 9 年 2 月にれたのは、基本設計が後の推力の増減のための派生型

B 7 4 7 の初号機の初飛行が行われた。さらに、パンア

エンジンに適したからであった。このエンジンの存在

メリカン航空による初の商業飛行が 1 9 7 0 年 1 月に行も、このような基本方針が後の新型エンジンの開発設

われた。このような、順調な機体とエンジンの同時計時の重要事項として引き継がれてゆくことになった。

開発は、現代の技術をもってしても、なかなかできる

この期間の後半は、いわゆるジャンボ機の開発競争

ものではない。当時の軍用機用の研究と開発が、いか民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

379

に入念に行われていたかの証である。B747の機体は、社（NJE）を設立した。しかし、通産省は欧米のあまその後様々な改良とエンジンの換装が行われ、Boeing

りに進んだエンジン技術を見るにつけ弱気になり、予による製造は 2020年の今日まで続けられている。

算は縮小していった。アメリカ製エンジンのライセン

高バイパス・ターボファンエンジンでは、ファンの入口径が巨大になるので、ファンブレードには鳥など

ス生産のほうが、開発費もかからずに技術を取得できるのではないかとの考えが主流となっていった。

の衝突に耐えられるだけの強度と軽量化が同時に必

そのような中で、日本初のジェット練習機である要になる。そこでP&Wは、ファンブレードの素材にT- 1 は、搭載するターボジェットエンジンもまた国産

チタン合金を用いて、軽量化と強度の両立を図った。

品であることが決定し、1 9 5 6 年にNJEと防衛庁でエ

一方で、RRは複合材を用いたブレードで開発を進め、ンジン試作の契約が成立した。しかし、開発は困難を

最後の鳥打ち込み試験（この試験は、エンジン全体の極めて、全ての会社がエンジン開発ビジネスに消極的試作が完了し、最大回転数の試験が終了してから行わになっていった。

れる）に失敗し、機体会社への納入遅れのために倒産

その中にあって、ただ一社というよりはただ一人敢して、その後長期間にわたって国営会社（RR 1 9 7 1）

然と継続にチャレンジした人がいた。有名な土光敏夫となってしまった。

である。1 9 5 7 年に石川島重工業が武蔵野の中島飛行

GEがCX-X計画に提案してロッキードの機体と共に機のエンジン工場の跡地に、ジェットエンジン専門工競争に勝利したのはTE 3 9エンジンで、バイパス比は8、場としての田無工場を開設した。その時の逸話はこの

圧縮比は 25、タービン翼の冷却設計によって 13 7 0℃

ようなものであった。

という温度を達成したことであった。TE 39 の初号『終戦の翌年である 1 9 4 6 年に石川島重工業の社長

機は 1965年に試運転し、大型の軍用輸送機C- 5 Aはとなった土光はその後、東芝の再建や、国鉄の民営

1968年に初飛行を行った。その後、このエンジンは民化に道を開いた 8 0 年代の行財政改革などで剛腕を振間機用にCF6として改造され、マクドネル・ダグラス

るった。ただ日本の産業史に残る最も輝かしい業績

DC-10とB747 の代替え用エンジンに選ばれた。

は、航空機エンジン産業を興したことだろう。重工大高バイパスターボファンエンジンは熱力学的な効率

手各社が投資リスクの大きさゆえ、尻込みする中で、が大幅に向上し、燃料消費率を一気に 2 5 %以上改善

1 9 5 7 年に東京・田無工場を開設し、本格参入した。

することができた。また 4 3 , 0 0 0 lb（約 1 9 . 5 t）の推その際、土光は全社幹部を集めた決起集会で、自ら力はジャンボジェット機の長距離飛行を可能にした。

のあだ名通りの「怒号」を飛ばした。
「焦土となった

B 7 4 7 の初の定期運航路はニューヨーク―ロンドン

日本が工業立国として復活するには、最も難しい航空機エンジンに挑戦するしかない。そこで成功しなけれ間であった。

ば、日本の工業輸出品は世界で認められない」と。
6.3.2

Ｊ３エンジンの開発と実用化

国産ジェットエンジンの開発が国内に定着した歴史には紆余曲折があった。1 9 5 2 年にGHQによる航空禁壇上の机を思い切り殴りつけた。土光の拳は血に染まった。』（文献 4 章の（1 3）より引用）

止が一部解除され、日本企業による航空機製造が再開

この発言が無ければ、現在の日本のジェットエンジ

されたが、空白の 7 年間で世界のエンジン技術は格段

ン・ビジネスは存在しなかったとも云えるほどの発言の進歩を遂げており、単独企業の独力では開発が不可であったと云われている。この時点で他の 4 社はJ 3に能な状態になっていた。
通商産業省（現経済産業省）は、

見切りをつけ、ジェットエンジンから手を引いた事にな

1 9 5 2 年 1 1 月に「航空機製造法」が施行された後、翌り、以降現在まで防衛庁関連のターボジェットエンジ

年 6 月に航空機生産審議会において「ジェットエンジ

ンの開発はIHIがほぼ独占的に行うことが続いている。

ン試作研究に関する特別措置」を公表して、試作する

この間に国産エンジンは中級ジェット練習機の初メーカーには助成金を出すとして募集した。

380

そして、「航空機エンジンに社運を賭ける」と宣言し、飛行には間に合わず、ブリストル・オルフュースの最初に名乗りをあげたのは、元中島のエンジン部門

Mk 8 0 5 を搭載したT 1 - 1 ジェット練習機が生産されを引き継いだ富士重工系の会社で、助成金 3 2 0 万円をることになり、1 9 6 0 年に初飛行が行われた。J 3 エン

受け、1 9 5 4 年に「JO- 1」を完成させた。しかし、こジンは、量産第一期の 2 0 機と第二期の 2 0 機に間に合れは実用には程遠いものであった。そこで、石川島播

わず、第三期の 2 0 機でようやく量産化できる見込み

磨、富士重工、富士精密、新三菱の 4 社が共同出資しとなった。しかし、航空自衛隊の教導飛行方針が変更て資本金 1 億 6 千万円の日本ジェットエンジン株式会

され、機体の配備数を削減することから、第三期分の国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March2 0 機で生産終了した。
なお、上記のIHI田無工場は、その後も国内最大のジェットエンジンの生産工場であったが、周辺の市街

6.4 第２世代（1970年代）の民間航空機用エンジン

地化により 2 0 0 7 年に福島県相馬市に移転した。そのこの時代の民間航空機は超大型の全盛期でジャン後、跡地の一部は公園となり、「ジェットエンジンのボジェットと呼ばれたボーイング 7 4 7、ロッキード

ふる里」という名の記念碑が建てられており、毎年

L- 1 0 1 1 トライスターとマクドネル・ダグラスDC-

OB会が清掃を行っている。

1 0 の三つ巴の競争の時代であった。それらの機体への搭載エンジンは、米国のGEとP&W、英国のRRに限られ、その 3 社独占体制は、これ以降現在も続いている。
エンジンは、
それぞれCF6、JT9D、RB211シリー
ズで、頻繁に改造型や推力増強、または敢えて推力を下げたエンジンなどが開発された。ここでは、CF 6シリーズに限って述べることにする。後述するように、
民間航空機用エンジンは、その競争の激しさから、最終的には同じ性能のエンジンになってしまう宿命なのだからである。
TF 3 9 の民間用として開発されたCF 6 - 6 は、マクドネル・ダグラスDC- 1 0 に最初に搭載され、1 9 7 1 年
8 月にサービスを始めた。単段のファンとブースター段を 5 段の低圧タービンが駆動、1 6 段の高圧軸流圧縮機を 2 段の高圧タービンで駆動する形式で、圧縮比は2 4 . 3 であった。ファンの直径は 8 6 . 4 in（2 . 1 9 m）で、
4 1 5 0 0 lbの推力を発揮した。さらに後年、後継とし

図6.11

ジェットエンジンのふる里の記念碑（IHI提供）てCF6 -5 0 シリーズを、推力を 4 6 ,0 0 0 -5 4 ,0 0 0 lb（2 0 5
to 2 4 0 kN）に増強して開発を続けた。

Boeing機がレシプロからジェットエンジンへの大転換を図った時の秘話（8）1960年代から現在まで、夥しい数の経営指南書が発行された。その中にあって、T.J.ピーターズとR.H.ウ
オータマンの著書、「エクセレント・カンパニー」講談社(1983)程有名になった本はめったにない。その冒頭の「序」の中に、次の終戦直後のボーイングの話が出てくる。

エクセレント・カンパニーの基本はプ

ロダクト・チャンピオンと称する自分の信念に基づいて突っ走る従業員の実話が中心なのだが、それについてのボーイングの幹部との話が紹介されている。
終戦直後に、「そのチャンビオンたちがいすぎて困ってるくらいなんだ」との話しは、次の事実を語っていた。ボーイングがいかにして後退翼型のBoieing 707で民間航空機では最初の大成功を収めたかと、当初ターボプロップ型B-52のジェット機化としての利点を証明した時の裏話だった。
それは、ボーイングの技術者の一群が、終戦直後にドィツ軍の技術者の部屋に侵入して、ファイルを必死になってあさっている光景であった。そこから彼らは、ナチスドイツが後退翼型航空機に多くの利点があることを認めていた事実をつかみ、シアトルに戻って直ちに風洞を使った実験を行い、後退翼型機の基
本形状を決めた。彼らはB-52の設計を最初から完全にやり直し、膨大な提案書をまとめて空軍に提出した、とある。（pp.12-13を参考）
この逸話からも分かることは、このように、他国の技術者の個人的なファイルを丸ごと持ち出して、そこから次の技術開発を始めるということは、やはりエンジンの進化の系統化はまさに、ヒトからヒトへということだと考えられる、この場合は、敵対した戦争当事者間の系統化であった。

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

381

また、エアバスA 3 0 0 にも採用され、1 9 7 1 年にエールフランスがローンチ・カスタマーになり、さらに

高圧圧縮機の段数; 1 4 段〜 1 6 段
バイパス比; 4 . 2 4 〜 5 . 9 2

1 9 7 5 年にはKLMが最初のCF 6 - 5 0 エンジンを搭載したボーイング機の発注を行った。さらにCF 6 ファミリーは、CF 6 - 8 0 へと発展することになった。高圧圧
縮機は 1 4 段となり、2 段減らすことに成功した。

6.4.1

国内の状況

一方、日本では純国産エンジンの研究の機運がたか
まり、政府主導の大型プロジェクトとして進められる

CF 6 シリーズの寿命は飛び抜けて長く、2 0 0 0 年代

ことになった。FJR710は、日本の独自技術のみによっになっても、なお改良型が開発された。それらの中にて研究された高性能ターボファンエンジンである。

は、全日本空輸がボーイング 7 4 7 SR（国内のショー

1 9 7 1 年から 2 期に分け合計 1 0 年間をかけて、旧通商

トレンジ）専用として推力を落としたCF 6 - 4 5 も含ま

産業省（経済産業省）工業技術院の大型プロジェクれる。また、他の派生型として産業用と船舶用に開発

ト制度の下に研究開発され、推力 5 トン（1 1 0 0 0 lb）、

され、LM 6 0 0 0 シリーズと称して高速船舶や艦船に燃料消費率 0 . 3 4、バイパス比 6 を目指した。
この研究は、第一期 1 9 7 1 - 7 5 年度で総開発費 6 7 億

多く搭載された。
このように、一旦開発された新型エンジンは、その円、第二期 1 9 7 6 - 8 1 年度で、総開発費 1 8 5 億円（当初、後数十年間に亘って改造がすすめられることが常態化

その後減額されて 1 3 0 億円）として行われた。技術面した時期でもある。このことから、以後のエンジンでの詳細については、9 . 2 . 2 項で述べる。

は、派生型への変更が容易になる工夫が、設計当初か
ら基本設計に盛り込まれることになった。エンジンの開発費を単独エンジンだけで回収することは、ほとん
ど不可能であり、エンジン会社は派生型で資金回収を図るビジネスモデルを構築せざるを得なかった。そのために、新規開発エンジンの受注を、大きなエアラインから得ることへの競争が、ますます激しくなった。
最も多く使われたCF 6 シリーズのエンジンの例を以下に示す。
CF 6 - 6 の搭載機;

DC 1 0 - 1 0

CF 6 - 5 0 の搭載機;

AirbusA 3 0 0 B、DC 1 0 1 5 /- 3 0、KC- 1 0、Boeing
7 4 7 - 2 0 0、7 4 7 - 3 0 0

CF 6 - 8 0 Aの搭載機;

AirbusA 3 1 0 - 2 0 0、Boeing 7 6 7 - 2 0 0

CF 6 - 8 0 C 2 の搭載機;

FJR710 / 20 （IHI提供）

6.5 第３世代（1980年代）の民間航空機用エンジン
この時代の特徴は、高効率の高バイパス・ファンエ

AirbusA 3 0 0 - 6 0 0 /R/F、ンジンの設計手法が確立し、多くの改良型と新型が国A 3 1 0 - 2 0 0 /- 3 0 0、

際共同開発の資金をもとに盛んに行われたことと言えBoeing 7 6 7 -2 0 0 /2 0 0 ER、よう。また、主要都市間を頻繁に運行するために、超7 6 7 - 3 0 0 /- 3 0 0 ER、7 6 7 -大型航空機と比べて中小型機の市場の開拓が進み、そ4 0 0 ER、E- 7 6 7 /KC- 7 6 7、のためのエンジンの開発競争も盛んに行われた。

7 4 7 - 3 0 0、7 4 7 - 4 0 0 /-CF 6 - 8 0 E 1 の搭載機;

図6.12

大型エンジンとしては、GEのCF 6 - 8 0 シリーズ、

4 0 0 ER、MD- 1 1、C- 5 M 、P&WのPW 4 0 0 0 シリーズ、RRのRB 2 1 1 - 5 2 4 シリー

川崎 C- 2

ズが挙げられる。また、中型としては、V 2 5 0 0 シリー

AirbusA 3 3 0 - 2 0 0 /- 3 0 0、

ズとCFM 5 6 シリーズが世界市場を二分して激しい競A330争を展開した。このように新規開発機種が目白押しとなったために、エンジン各社は、資金と市場の確保の

これらのエンジン仕様は幅広く変化をしており、
5 0 年以上にわたって派生型が使われ続けている。
最大出力（Lb.）; 4 1 , 5 0 0 〜 7 2 , 0 0 0382

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March

ために、国際共同開発を行うことが常態化した。その代表例が、日米英独伊の五か国が参加したV 2 5 0 0 で、この事業と技術については第 9 章で詳述する。

このような傾向は、この時期に始まった航空自由化の政策によるところが大きい。この動きは米国で始まり、すぐにヨーロッパに広がっていった。例えば、サウスウエスト航空は設立後十年間以上もテキサス州内だけの弱小エアラインだったが、カーター政権が航空自由化政策を行ったことで、全米に路線網を持つ大手航空会社にまで成長した。それまでは、アメリカ国内
では、CAB（民間航空委員会）が設立以来 4 0 年もの

図 6.13

スイープ試験中の実験機「飛鳥」

間各種の規制を行ってきたが、1 9 7 8 年に「航空企業規制廃止法」（Airline Deregulation Act）が成立。こしかし、高度成長時代にあった日本では、地方でもれにより、CABの規制は廃止され、さらに 1 9 8 5 年に大型の空港が続々と誕生し、「飛鳥に明日はない」とはCAB自体が廃止された。その結果、サウスウエスの迷言と共に、姿を消すことになった。この挫折は、

ト航空の基本戦略であった「短距離を低運賃・高頻度

純国産技術に対するエンジンビジネスはもとより、民運航」が大成功をおさめ、1 9 8 8 年には米国運輸省が間航空機産業全体に、大きな影響を与えることとなり、発表する定時運航率の高さ・手荷物の紛失件数の少な

以降国際共同開発一本に絞ることになってしまった。

さ・利用者からの苦情の少なさの 3 部門について米国

この流れは現在まで続いており、今後も大きく変化すの全航空会社中でトップとなった。その後、1 9 8 9 年

る見込みはない。それは、独自の新規エンジンに関す

1 1 月からは 3 か月連続して 3 部門とも首位となったこる国内での技術の系統化が途切れたためである。国際とから、サウスウエスト航空では 1 9 9 0 年に“Triple

共同開発では、マーケティングから始まる全体の構想

Triple Crown”（3 か月連続の三冠王）と呼ばれるま設計と、基本設計中に行われる大手エアラインとの綿でに成長した。一方で、大手航空会社はこれに対抗す

密な交渉に関する技術を維持することができない。

るために、「ハブ&スポークス戦略」を展開した。こしかし、この成功の実証は無駄ではなかった。イ

れらの動向により、1 3 0 〜 1 5 0 席クラスの中小型機

ギ リ ス の 国 立 ガ ス タ ー ビ ン 研 究 所（National Gas

用のエンジンの市場が米国及び中近東を含む欧州で急Turbine Establishment : NGTE）でのエンジン試験

激に伸びることが予測された。
（Wikipediaの記事を参成功の事実を高く評価したRRは、1 9 7 8 年初頭、推照して編集）

力 1 0 トン・ クラスのターボファンエンジンの共同開

このことから、航空事業にとって、いかに自由化政

発を呼びかけ、直ちにこれに応じた日本との共同作策が重要であるかが分かる。
これ以降、国際間でも様々業で 1 9 8 2 年には日英両国で各 1 機の試験用エンジン

な規制（これは主に環境関係）と自由化が揃って行わ

RJ 5 0 0 を完成し、試験運転が行われた。

れ続けられたことが、技術の系統化に大いに役立った。

エンジンの技術の系統化と伝承は、モノではなくヒトが主であると述べた。第 2 次世界大戦中に始まった

6.5.1

国内の状況

ジェットエンジン技術のそれは、イギリスではサー・

この期間に、日本の航空機用エンジン技術は、研究

スタンレイ、日本では永野治によって行われたといっから実用化へと大きく変遷した。英国での高空性能試ても過言ではない。両国における系統化は、1 9 8 0 年代

験を大成功裏に終了したFJR 7 1 0 エンジンは、試験機まで続いた。サー・スタンレイ・フッカー（彼につい（航空自衛隊の輸送機C- 1 を改造し飛鳥[あすか]と命ては、9 . 1 . 3 項で詳細を述べる）は、1 9 7 8 年に日本へ名）に搭載するための設計変更を行い、1 9 8 5 年 1 0 月の共同開発の提案を旧知の永野治に伝えた。私が、共に初飛行に成功した。独特の高揚力型のエンジンの配同開発の先遣隊としてブリストルにあるホイットルハ

置で、機体側面の空気の流れを可視化するための装置

ウスと名付けられたメインオフィスに一室を構えたとを付けた飛行時の写真を図 6 . 1 3 に示す。

き、彼のオフィスは正面玄関に最も近い位置にあった。

このようなエンジンの特殊な搭載の方法は、国土永野治（当時はIHIの副社長）は、直ちにサー・スの狭い日本での地方と離島の短い滑走路での離着陸

タンレイの話を社内と関係官庁に熱心に伝えて、国内を可能とするためのもので、STOL（Short Takeoff &合意の成立に奔走した。私は、FJR 7 1 0 プロジェクト

Landing）機と呼ばれる。実際に、試験飛行では通常初期の設計システム班長時代に、毎月の個人指導会での滑走距離の半分にあたる 8 0 0 mで十分であることを多くの知見を頂いたことは、前章で述べた。

実証した。

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

383

図6.15

RJ500エンジンの担当部位（9）しかし、この RJ 5 0 0 エンジンは、ボーイング社がBoeing 7 3 7 - 3 0 0 のエンジンとしてCFM 5 6 - 3 を選定してしまったため、それ以上の開発は進められない事態になった。また、同時期にすすめられていたP&W
図6.14

ホイットルの業績を示すWhittle Houseの正面（RR提供）

RJ 5 0 0 エンジンでのワークシェアーは、日本が低圧系のすべて、RR社が高圧系のすべてを担当し、外のPW 2 0 0 0 エンジンも、このGEとフランスのスネク
マ社の共同開発エンジンに負け、日英連合に共同開発を提案した。僅かに先行したCFMエンジンに対抗するためには、推力を 1 3 0 席用から 1 5 0 席用に増す必要があり、日英はそれに同意した。

装やその他の部分で、50対50の関係を保つこととなっこの合意により、P&WグループのMTU（当時の西た。部位によって、開発時の必要投資額と量産時の回

ドイツ）およびFIAT（イタリア）が加わり、1 9 8 3

収額が異なるので、量産時には相手側に移すことが比年スイスにIAE（International Aero Engines AG）と

較的容易な部分で、5 0 対 5 0 の関係を保つことになる。

いう名称のエンジン製造会社が 5 か国間で設立され、契約に関する主な進捗は次のとおり。

（15）

V 2 5 0 0 エンジンの開発を開始した。名称は、五か国を表すVと、PW2000とRJ500の足し算をも意味する。

1979年１月

RRと日本側３社（IHI、KHI、MHI）で

ＭＯＵ（了解覚書）の締結
需要予測、エンジン仕様書の策定、事業性の検P&W ; 燃焼器と高圧タービン、RR; 高圧圧縮機
JAEC（日本航空機エンジン協会）;ファンと低圧圧
縮機

討、契約書草案の作成
1979年12月

V 2 5 0 0 のワークシェアーは、当初は次の通りであった。

共同事業計画の調印

MTU; 低圧タービン、 FIAT; ギアーボックス

Boeing 7 3 7 - 3 0 0 ,FokkerF 2 9 への搭載を目的として、推力９トン（2 1 0 0 0 ポンド）のエンジ
ンを 1 9 8 5 年春の型式承認取得を目標に費用負担
5 0：5 0 で行う。協定期間は 3 0 年間とし、その間は同クラスのエンジンの開発は、双方とも単独では行わずに、この協定の下で行う。
1980年４月

RR-JAEL社の設立。日英同数の役員、会長は日英で１年交代、運営委員会の下に６つの作業部会（設計・技術、営業・販売、業務、経理・財務、生産、プロダクト・サポート）
1983年３月

５か国共同開発の発足により、実質的に失効（以降も技術提供等については継続）

図6.16

384

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March（9）
V2500断面図（担当部位色分け）

この国際共同開発エンジンはエアバス A320 やマクで、仮にそのうちの1 基が飛行中に停止した場合でも一

ドネル・ダグラス MD-90 等に採用され、2 019 年度末

定時間以内に代替の空港へ到達することが可能な航空までに 7, 737台を納入する大成功を収めることになる。

路でのみで飛行が許されるとして、国際民間航空機関

しかし、この間に詳細設計と製造技術に関しては、（ICAO）が取り決めたものであり、緊急時にエンジン1

国際競争に伍するだけの技術を取得したが、シェアー

基のみで飛行する場合の飛行可能な時間を定めたものでが 5 0 %から 1 9 . 9 %に減ったために、エンジン全体のある。

構想設計と基本設計に参加するチャンスを失った。さ

エンジンの信頼性が低かった時代には、双発旅客機

らに、もっとも重要であるマーケティングについても

は空港から 1 0 0 マイルまで、1 9 5 3 年からは空港より機会を失い、以降は民間航空機産業の分野では、エン

6 0 分以上離れたところを飛ぶことは認められていな

ジン製造会社からエンジン部品製造会社への道を辿る

かった。このため、大西洋や太平洋を最短距離で横断ことになる。（最終的には、シェアーが 2 3 %、FIATするような航空路に双発旅客機を就航させることは事とRRが撤退した）

実上できなかった。東京からニューヨークまでの飛行

RJ 5 0 0 からV 2 5 0 0 への乗り換えは、当時の資金とルートは、アリューシャン列島沿いに飛べば、中型機

人員などの事情からはやむを得ないことであった。しならば可能であったが、緊急着陸の許可が可能ではな

かし、歴史上唯一無二の対等な関係を捨てることの重く実用性はなかった。各ETOPSにおける実際の飛行大さが正しく認識されていたとは言い難い。RJ500は、可能範囲を図に示す。ETOPS 1 8 0 では、世界中のほ

RR-JAEL（Rolls Royce & Japanese Aeroengines

ぼすべての 2 都市間を最短空路で運行することが可能

Ltd.）という名前の会社の下で行われ、将来もこのクになった。

ラスのエンジン開発は共同で行うとの合意ができていた。V 2 5 0 0 に参加する際に、JAEC単独ではなくもし
この組織として参加をしていれば、全体の 5 0 %のシェ
アーを保つことができたはずである。しかし、自国の利益を優先するためのシェアー争いの中では、将来にわたってエンジン全体の計画や基本設計に留まるいう
戦略はむなしく消えてしまった。

6.6 第４世代（1990年代）の民間航空機用
エンジン
この時期は、大型航空機用エンジンにとって画期的な発展時期であった。すなわち、従来は 3 発ないし 4発であった大洋横断の大型機が、1 9 8 0 年代後半から
2 発のエンジンで可能（ETOPS）になったことである。さらに、この間に設計と製造技術の進化により十分な安全性が証明されたために、従来は長距離無着陸
飛行の安全性を商業運航の実績で示さなければならなかった許可を、商業飛行の当初から得られることになり（Early-ETOPS）、エアラインの収益性向上に大いに貢献することになった。
このことは、エンジンの信頼性の向上と、大口径での軽量化構造を実現した強度設計の進歩により達成された。エアラインの直接運航費が軽減し、旅客数が一気に増加した。第 4 世代は、このような条件に適合するエンジンを指す。

図6.17

ETOPS 60 ,120,180での飛行可能範囲（10）

その条件が、1 9 8 5 年に 1 2 0 分までと大幅に緩和さ

ETOPS（Extended-range Twin-engine Operational

れた。1 9 8 0 年代のETOPSの認定は、機体とエンジン

Performance Standards）とは、エンジン 2 基の旅客機の組み合わせにより旅客機 1 機ごとに個別で認可を受

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

385

ける必要があり、同じ機種でもETOPS認定と未認定選択でき、ローンチ・カスタマーでもあるユナイテッの機体が混在することになった。この時代、例えばロド 航 空 はPW 4 0 0 0 を 選 択 し、1 9 9 4 年PW 4 0 7 7 エ ン

ンドンのヒースロー空港では、同じ航空会社の同型機

ジンを搭載したボーイングの試験第 1 号機が初飛行にでも、コックピットの下に「ETOPS」の文字が記さ成功した。IHI他が共同開発に参加したGE 9 0 はブリれている機体と、そうでない機体が混在していた。

ティッシュ・エアウェイズに採用された。

しかし、大西洋線へBoeing 7 6 7 の航続距離延長型を導入する航空会社や路線が増加することになり、この期間に就航を始めたBoeing 7 7 7 の機体とエンジンによる航続距離は以下のようになっている。

7 6 7 の受注数は次第に増加し、1 9 8 9 年の受注機数は
9 6 機となった。その後胴体延長型の 7 6 7 - 3 0 0 ER型

B 7 7 7-2 0 0の開発も行われ、1 9 8 9 年には、Boeing 7 6 7 による洋B 7 7 7-2 0 0 ER 19 9 7年就航 7 7 0 0 nm PW4 0 9 0 エンジン

上飛行制限は 1 8 0 分までに緩和された。

B 7 7 7-2 0 0 LR 2 0 0 6 年就航 9 4 5 0 nm GE90-110Bエンジン

その後、エンジンの信頼性がさらに向上すると、B 7 7 7-3 0 0

19 9 5 年就航 5 2 3 5 nm PW4 0 7 7エンジン

19 9 8 年就航 5 9 4 0 nm PW4 0 9 8 エンジン

ETOPS- 2 0 7 という規定が設けられ、航続距離の長い

B 7 7 7-3 0 0 ER 2 0 0 4 年就航 7 9 3 0 nm GE 9 0 -115Bエンジン

双発旅客機は、南極大陸など一部を除き地球上すべて（nm（nautical mile）は、地球の緯度 1分相当の長さで1 nm（海の地点間を最短距離で飛行できるまでになった。

里）は18 5 2 m）

この間、機体について 7 6 7 型の胴体の径を広げて、横に 2 通路 9 席を配置できる、より太い真円断面を用いた大きな胴体の採用が望まれ、7 6 7 -Xに対してユ

これらのことによって、長距離の洋上飛行の経済性
は、著しく向上することになった。

ナイテッド航空が 1 9 9 0 年に 3 4 機発注し、その新たなまた、この期間には次世代のエンジンの研究が盛ん

機体名がBoeing 7 7 7 と決定された。続いて全日本空に進められた。V 2 5 0 0 の母体であるIAEは、1 9 9 4 年

輸、ブリティッシュ・エアウェイズ、日本航空も発注に、ADP（Advanced Ducted Prop）エンジン構想をした。このシリーズ最初のモデルは、最大航続距離は発表した。このエンジンは、その前に設計されていた

5 , 2 1 0 海里（9 , 6 4 9 km）という長距離型であった。

Super Fanエンジン（ファンを大口径にするためにLP

B 7 7 7 機用のエンジンはP&WのPW 4 0 0 0 シリーズ、

タービンとの間に減速ギアーを設置する）の派生型で、GEのGE 9 0 シリーズ、RRのTrent 9 0 0 シリーズから次世代のターボプロップ機のエンジンとして有望視さ

国際エンジン開発から得られた教訓（その2）競合他社とのヒトの異動
V2500エンジンの開発が佳境に入った199X年に、突然GEからGE90エンジンの共同開発の話が持ち込まれた。当時、欧米のビック3社はそれぞれ日本のエンジン3社（IHI、KHI、MHI）とアライアンスを組む戦
略を進行中で、P&WがドイツのMTUと日本のMHIの3社連合を設立してしまった。
当時のMTUはGE90のLPタービン担当で、GEはMTUのシェアー分を丸ごとIHIへ移管することを試みたのであった。その時点で、基本設計は終了しており、詳細設計が始まったばかりのタイミングであった。
GEとのアライアンスは、IHIにとって好都合で早速に合意が成立したが、問題は設計のスピードだった。既に、試験用の初号機の部品製造にかかっていた他社に追い付かなくてはならない。しかし、設計
技術者の総数は、当時佳境を迎えていたV2500と、このプロジェクトの二つを同時進行は全く無理な状態だった。
私は、当時V2500エンジンの日本チームのチーフデザイナーだったのだが、突然にGE90のチーフエンジ
ニアを兼ねることになった。V2500の設計拠点は英国中部のRR工場と、米国コネチカット州のP&W工場であった。GE90の拠点はオハイオ州のシンシナティーにあり、この3か所を巡る旅を続けることになった。
このGEの工場を始めて訪問した時に、驚くことがあった。事務所の入り口で鉢合わせしたのは、なんとRRでV2500の設計を担当していたかつての仲間だった。彼らは、GEに引き抜かれたのだが、「一時GEで勉強をするが、やがてRRに帰るつもりだ」と話してくれた。民間航空機用エンジンの設計技術者の世界は狭く、このような偶然の出会いは、その後も何回かあった。やはり、エンジン技術の系統化は、ヒトを介して行われていると云える。

386

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. Marchれていた。

用推進システム技術研究組合は 2 0 1 2 年に解散された。
このような、各界の一連の努力により、エンジン全6.6.1

日本の産業育成政策

V 2 5 0 0 開発の成功を確認して、日本が参入すべき

体設計の技術面については、かろうじて系統化を保つ
努力が続けられた。

次の目標は、1 0 0 席以下の小型機であるとの見解が纏められ、1 9 9 6 年 4 月に、JAECはIHI、KHIと共にGEとCF34-8Cの国際共同開発の基本契約書に調印した。
日本のシェアーは 3 0 %で、部品製造とモジュール組

6.7 第５世代（2000年代）の民間航空機用エンジン

み立てまでであり、全体組み立ては全てGEで行われこ の 時 代 の 開 発 機 種 の 代 表 例 はBoeing 7 8 7た。このエンジンは、ボンバルディアCRJ 7 0 0 等に搭

Dreamlinerで、Boeing 7 6 7 と 7 7 7 の一部を後継する載された。

ための次世代中型ジェット旅客機として開発がすすめられた。特徴は、機体が有する多くの機器の電動化で、大容量のリチウムイオン電池の採用で、その充電のためにエンジンからの抽出動力の割合を大幅に増したことであった。しかし、この開発は当初から難航し、商業飛行の時期が大幅に遅れるとともに、使用開始から数年後の 2 0 1 3 年には、電池からの発火事故が複数回起こり、世界中で一時期全便飛行停止処分を受けることになってしまった。
Boeing 7 8 7 は長い航続距離が可能な中型機として登場し、従来は大型機では収支の採算が厳しいとして

図6.18

小型輸送機用エンジン（CF34-８）担当部位（9）特定空路にしか採用されなかった国際間長距離航空路
線の多くが開設可能となった。2 0 0 4 年にローンチ・

また、将来の超音速旅客機に備えて、「超音速輸送カスタマーとして全日本空輸が 5 0 機を発注して開発

機用推進システム研究開発」（HYPRプロジェクト）が始められた。開発当初のスケジュールでは 2 0 0 8 年

が通産省工業技術院の産業科学技術研究開発制度によ

5 月に連邦航空局（FAA）の型式証明取得を予定し、

り 1 9 8 9 年から 1 0 年計画で開始された。飛行速度マッ

全日本空輸（ANA）に引き渡す予定であった。ANA

ハ 5 までをカバー可能な推進機関で、亜音速からマッは 8 月の北京オリンピック開催時に東京- 北京間のハ 3 までは通常のターボファンエンジンだが、超音速チャーター便に使用すると発表していた。

では空気吸入口に設けられたモードバルブの切り替え

しかし、新素材を用いる胴体や多くのシステムの電によりラムジェットエンジンになるという画期的なア子化を採用したエンジンなどの新設計と、国際共同開

イデアによるエンジンの試作と試験運転を行うもので

発での足並みが揃わなかったことで、開発が大きく後あった。

れ、初飛行が行われたのは当初の予定から 2 年以上遅さらに、超音速飛行時の騒音対策を研究するためのれた 2 0 0 9 年 1 2 月であった。

「環境適合型超音速推進システムの研究開発」（ESPR

エンジンは、RRのトレント 1 0 0 0 と、GEのGEnxがプロジェクト）が 1 9 9 9 〜 2 0 0 4 年にかけて継続され採用されたが、この 2 種類のエンジンの交換が可能で、た。低騒音、低NOXの要素技術に関する研究計画は異なるメーカーのエンジンと取り替えることが可能と順調に推移したが、実機適用のプロジェクトは、そのなる設計を初めて採用した。

後 2 0 年たった現在でも、まだ立ち上がっていない。

GEnxは、当初からBoeing 7 8 7 と 7 4 7 - 8 用に開発さ一方で、Post-V 2 5 0 0 の民間エンジン開発として小れ、1 9 7 0 年代から多用されていた既存のCF 6 を置き型エンジンやIAEの新エンジン開発への参加を踏まえ換える事を予定し、2 0 0 8 年 2 月に最初の運転試験がて、「環境適応型航空機用エンジン研究開発プジェク行われた。

ト（通称エコエンジンプロジェクト）」が 2 0 0 3 年か

第 1 の特徴は、スタータジェネレータがエンジン始ら環境適応技術開発を中核に経済産業省の支援を受け

動と発電の両方を行うことで、従来スタータタービンてNEDOプロジェクトとして立上げられた。しかし、により行われていたエンジン始動の電動化、空調用のこれらの研究開発事業はすべて完了し、超音速輸送機

エアコンやアンチアイシング装置などもエンジンから

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

387

のブリードエアを使わず電気化することとした。このが、一気に稼ぎ頭になったことである。原因は 3 社共

ために、エンジン圧縮機からの抽気のほとんどを廃止

通で、2 0 0 0 年前後からV 2 5 0 0 エンジンのオーバーホすることが可能になり、燃費が向上した。さらに、ファウル台数が急激に増加し、採算性の良い交換部分の販

ンケースやファンブレードなどに複合材を使用し、大売数が急激に伸びたことと、同エンジンの月間の新製

口径エンジン（7 8 7 - 8 用ファン直径は 2 . 8 2 m）での台数の飛躍的な増加で、製造単価も大幅に減少したた

軽量化に成功した。

めであった。
このために、3 社それぞれの将来に対する思惑から、それまでは歩調を合わせていた動きが俄かに別々の動きを始めることになっていった。新生エンジンの開発に巨額の費用が掛かり、かつその回収に少なくとも 1 5 年間がかかることには変わりはなく、国家補助を継続的に受けることのできるJAECのもとでの参加に変わりはないのだが、GEのGEnxにはIHIとMHIが

図6.19

GEnxエンジンの先端技術要素（11）

参加し、RRのTrent 1 0 0 0 にはKHIとMHIという棲み分けになった。IHIの思惑はGEとの繋がりを一層強固にすること、KHIの思惑は部品ではなく、常に特定な部位をモジュールとして基本設計から受け持つこと、
MHIは燃焼器分野での最新技術を習得して、発電用
ガスタービンへの応用を図ることと推察される。しかし、日本としての総合力が分散されることにより、担当するワークシェアーの割合は、V 2 5 0 0 の 2 3 %から、それぞれ 1 4 %と 1 5 . 5 %に減少した。
1 9 7 0 年に国の大型プロジェクトとして、巨費と 1 0
年以上の歳月をかけて、3 社一致協力のもとに目指していた、世界市場に通用する新型のエンジンを日本主導で開発をするという夢は、このような分裂とシェアーの減少とともに、エンジン全体の基本設計にまで立ち入るチャンスはほぼなくなってしまった。
この時期の世界の航空機用エンジンの国別の売上高

図6.20

GEnxエンジンの各社担当部位（11）

一方で、中型機用に 1 9 9 0 年代に開発されたV 2 5 0 0エンジンは、派生型が次々と発表され、中型中距離機

イタリア 2.6％

日本 5.7％に予想を超えて、日本のエンジン 3 社の売上高に大いフランス 10.7％

台数が増加して、オーバーホウルのビジネス形態もめ
まぐるしく代わった。すなわち、エンジンメーカーが、運行時間数に対するオーバーホウル費用を受け持つことであり、このことは、運行中のエンジンデータが十スウェーデン 1.9％

ドイツ 5.3％のAirbusA 3 2 0 の驚異的な伸びにより生産台数が大幅に貢献した。また、LCCやリース会社所有のエンジン

388（総額 6 兆円余）のシェアーを図 6 . 2 1 に示す。

2006年
売上高
6兆6,193億アメリカ 52.3％

イギリス 21.5％（12）
図6.21 世界の航空機用エンジンの国別の売上高のシェアー

分に蓄積されたことと、設計の進歩により、部品寿命

この中にあって、次世代のエンジンとして更なる高バが正確に見積もれるようになったことに起因すると言イパス比の実現に向けて、従来研究がすすめられてきえる。

た多くのコンフィギュレーションに対して、実現に向この時期の国内のエンジン 3 社の動向は、それ以前

かった絞り込みが行われた。その中から、民間航空機とは様変わりになっていくことになる。それは、各社用エンジンとしては、もっとも堅実なギアード・ター

にとって赤字続きのお荷物だったエンジンビジネス

ボファンが選ばれるようになった。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. Marchアー 5 9 %はP&Wがすべての決定を単独で行えることを意味している。
新型エンジンを搭載した単通路の近・中距離向け
商 業 旅 客 機 と し て は、 エ ア バ スA 3 2 0 neoが 登 場 した。 こ の シ リ ー ズ は 基 本 型 のA 3 2 0 neo、 短 胴 型 のA 3 1 9 neo、 長 胴 型 のA 3 2 1 neoが あ り、A 3 2 1 neoには航続距離を増やしたLR（Long Range）型もあり、
従 来 型 と 比 べ て、 燃 費 面 で 1 5 %の 低 減、 騒 音 面 で
5 0 %の低減が達成された。
2 0 1 1 年 に は イ ン ド 最 大 の 格 安 航 空 会 社（LCC）
IndiGoより 1 5 0 機、2 0 1 1 年のパリ航空ショーでは、
図6.22

高バイパス化に向けた各種のコンセプトと課題（12）エアアジアグループから航空機生産業として史上最大規模の大型取引合意である合計 2 0 0 機の発注を受け、6.8

第６世代（2010年代）の民間航空機用エンジン

この世代のエンジンの特徴は、ファンとLPタービ

LCC熱が一気に高まった。また、MHIが開発を始めたスペースジェットにも採用が決まった。
諸元

V2500-A5

PW1100G-JM

ンを直結せずに間に減速歯車を介して、それぞれの要

型式承認年

1992

2014

ファン直径

63.5in(1.61m)

81in(2.06m)

素の効率を高め、かつ燃費向上に最も有効なバイパス

バイパス比

4.8

12.4

比を高めたことであった。この技術は、1 9 8 0 年代のV 2 5 0 0 の初期の設計時代にも、派生型としてSuper
Fanの名称で図面が描かれていた。このような将来の派生型の図面まで作成することは、新型エンジンの売

燃料消費率

Base

-16%

騒音 (Srage4 基準）

-5db

-16db

日本企業の参加比率

23%

23%

図 6.23

PW1100G-JM と V2500 の主要諸元比較（13）

り込みには必須のことで、どのエアラインでも一旦エンジンを決めてしまえば、諸経費の節約のために、その派生型も採用することが通常であるために、売込中の新型が、将来どのような発展の余地が考えられているかということが、選定の際の主要な判断材料になっていたためである。
従って、この形態は古くから考えられており、何度か試作まで行われていたが、歯車の耐久性を含む信頼性に疑問が残るために、実用機には採用されなかった。
しかし、オイル価格の高騰に伴う燃費向上での競争力を一層高めるために、中型エンジンへの採用が図られることになった。その代表例がPW 1 1 0 0 エンジンであった。
2 0 1 0 年 1 2 月、エアバスA 3 2 0 neoのエンジンとしてPW 1 1 0 0 G-JMが 選 定 さ れ た。P&Wは 共 同 開 発

図 6.24

PW1100G-JM の日本の担当部位（19）したV 2 5 0 0 の後継エンジンという位置付けもあり、

しかし、開発競争が激化したことにより、製造に起JAECとMTUエアロ・エンジンズに開発事業への参因するような不適合事案も頻発するようになってし画を要請し、参画が決定し、2 0 1 1 年 9 月に共同事業

まった。2018年2月には、A320neo飛行中のエンジン

調書が調印された。シェアーは米国が 5 9 %、日本が停止と離陸中止の事案が報告され、その後およそ3分

2 3 %、ドイツが 1 8 %である。2 0 1 4 年 1 2 月にFAAのの1のエンジンに欠陥が見つかり、EASAは緊急耐空型式証明を取得した。このエンジンには、ファンケー

性改善通報（2018-0041-E）を出し、洋上ETOPS運スをはじめとする主要部品に複合材が用いられ、大口航の中止を指示した。

径エンジンの軽量化設計を可能にした。しかし、シェ同様なことが、2 0 1 9 年にBoeingにも発生した。2

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

389

度の墜落事故を起こしたBoeing 7 3 7 MAXは、飛行停に対する信頼性を確保するためである。その上、21世止の期間が予想以上に延びて、ついに 2 0 2 0 年当初か

紀初頭から始まった電力多用への方向性は、機体とエらは生産中止に追い込まれてしまった。機体の生産ランジンの関係をより複雑にしてゆくことになった。

インが停止する影響は、エンジンをはじめとして、数

2 0 0 0 年 代 の 中 ご ろ に、 欧 州 はEuropean Vision

百万点の部品の数千社のサプライチエーンに莫大な影

2 0 2 0 を発表した。その目標は、次の 3 つであった。

響を与える。特に、エンジンを始めとする安全飛行に◦More Affordable; 快適性、安価、正確さの両立係わる重要部品については、有資格者が規定に従った◦Safer; 事故率を5分の1に手順で製造しなければならない。このことをはじめと◦Cleaner and Quieter; 燃料消費率の半減と、窒素

して、生産の一時停止は他の産業と比べて膨大な影響

酸化物の80%低減
しかし、地球温暖化の影響がより顕著に表れたためが多方面に及ぶことになる。
一方で、広胴型の大型機にも大きな問題が発生した。
Boeing 7 8 7 の火災事故である。2 0 0 0 年代に開発されに、環境問題への注力の緊急度が増し、俄かに電動旅客機の開発が注目されるようになった。

た機体は、ようやく 2 0 1 1 年 9 月に、ローンチ・カス

電動旅客機の所要電力はメガワット級で、この電力

タマーの全日本空輸が引渡しを受けた。初号機がローを空中でコントロールするのは容易ではない。現在進ルアウトしてから 4 年越しであった。

行中の構想は、オール電化とハイブリッド型に分かれ新型のエンジンにより、新たな発電機により充電さる。オール電化型は、数人が乗る超小型機で、近距離れた大容量のリチウムイオン電池が採用された機体のエアタクシーとして短期間での実用化が期待されては、順調な滑り出しだったが、たった 2 年間の飛行でいる。一方で、ハイブリッド型は、1 0 〜 5 0 人乗り程重大な危機を迎えてしまった。原因不明の電池の発火度の小型機への適用が最初とみられている。エンジである。

ンが駆動する発電機は一気に大型化され、従来のギ

アメリカ連邦航空局（FAA）は、ANA機のインシ

アーボックス取り付け型から、地上用ガスタービン発

デントを受けて耐空性改善命令を発行してアメリカ国

電機式の低圧タービン駆動型などの検討が進むこと

籍の同型機に対し、運航の一時停止を命じ、世界各国になる。しかし、このような検討には 9 . 2 . 3 項に示すの航空当局に対し同様の措置をとるように求めた。こTradeoff Factorの具体的な数値が必要になる。

のため、世界各国で使用中の機体すべてが運航停止と代表的な実証プログラムとしては、2 0 1 7 年に開始されたエアバス、RR、シーメンスの 3 社による「E-Fanなった。
このように、電子化が進むことにより、機体とエX」と呼ばれる実証機の開発がある。これは、5 0 席でンジンの関係は従来よりもかなり複雑になり、開発期

運用中のSaab 2 0 0 0（1 9 9 7 年に運輸省航空局が採用）

間と運行後の一定期間に、従来にはなかった不具合がのRRエンジンAE 2 1 0 0 をハイブリッド電動推進シス

多数発覚する事態が世界的に続くことになってしまっテムに代えようという計画である。このための最初のた。このことの底流には、グローバル化の浸透による、試験機としてBAe 1 4 6（1 0 0 席級のリージョナル旅客

技術力の低下があると筆者は考えている。そのために機）の 4 基のエンジンの一つを、2 MW電動モーター

1980年代に始まったETOPS制度が崩壊してはならず、で駆動するファンに置き換えが行われ、地上試運転がエンジンの設計と製造プロセスには一層の信頼性が求実施された。

められることは明白で、その信頼性の確保のための国内にも現在進行中の新型エンジン研究プロジェク

有力な手段として採用した「EQAD」（Early Quality

トがある。通常のガスタービン発電機と同様に、低圧

Assured Design）について、9 . 2 . 6 項で説明する。

タービンの後部に発電機を置く方法になっている。高温の排気に囲まれた部位での信頼性・耐久性の維持

6.9

390

第７世代（2020年代）の民間航空機用エンジンなどが課題だが、世界初の試みが期待される。IHI が2 0 2 0 年 3 月に次のプレスリリースを行った。
『航空機のCO 2 排出量削減に向けた技術革新として、新たな民間用航空機の開発には、構想期間を含めれエンジンを含む航空機システム全体のエネルギーマネ

ば10年以上を要する。しかも、通常は機体よりもエンジメントの最適化を目指す「航空機・エンジン電動

ジンの開発が数年余計にかかる。主な理由は、より硬化システム（More Electric Architecture for Aircraft

くて強い材料の製造と加工に時間がかかることと、飛and Propulsion,以下「MEAAP（ミープ）」）」を提唱

行試験の開始前までに離着陸時にかかる繰り返し負荷しています。その実現に向けて、本年 2 月、ジェット

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March

エンジン後方のテールコーン内部に搭載できるエンジ

参考・引用文献

ン内蔵型電動機（2 5 0 kW級）を、国内各社と連携し、（1）Wikipedia「ジョン・ストリングフェロー」

世界で初めて開発しました。なお、本開発は、国立研

https://ja.wikipedia.org/wiki/（2020.4.5）

究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構の「航（2）黒田光彦「プロペラ飛行機の興亡」NTT 出版（1998）

空機用先進システム実用化プロジェクト」の委託業務（3）吉中司「アメリカ・カナダにおけるジェットエ「次世代エンジン電動化システム研究開発」においてンジンの発達と進展」日本ガスタービン学会誌 ,実施したものです。
』

pp.169-175（2008）（4）Wikipedia「航空に関する年表」
https://ja.wikipedia.org/wiki/A8（2020.4.5）（5）Wikipedia「スピリットオブセントルイス号」
https://ja.wikipedia.org/wiki/（2020.4.5）（6）Wikipedia「Boeing  247」
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pratt_
and_Whitney_Wasp.jpg（2020.4.5）（7）Wikipedia「J57 エ ン ジ ン 」https://ja.wikipedia.

図6.25

エンジン内蔵型電動機のイメージ図 (IHI提供)

org/wiki/BC_J57（2020.4.10）（8）T.J. ピーターズ、R.H. ウオータマン「エクセレン
ト・カンパニー」講談社（1983）

日の丸エンジンへの期待はどうなるであろうか。
1 9 7 0 年代のFJR 7 1 0 エンジンの研究プロジェクト以
来、ホンダのビジネスジェットは別格として、通常の旅客機用のエンジンの開発は日本では行われずに、部品とモジュールの製造に甘んじている。電気推進機への転換は、自動車と電機産業が盛んな日本には、新たなチャンスが生まれる可能性があるのだが、現状ではマーケティング能力があまりにも不足しているので、その期待感は薄い。

（9）「航空機エンジン国際共同開発 20 年の歩み」日本
航空機エンジン協会（2001）（10）「ETOPS により双発機でも飛行できる範囲」エ
アワールド、1 月号 p.79（1996）（11）「航空機エンジン国際共同開発 30 年の歩み」日
本航空機エンジン協会（2011）（12）平塚真二「民間航空機用エンジン産業について」
日本ガスタービン学会誌

Vol. 36 No.4（2008）（13）佐藤、今村、藤村「PW1100G-GM エンジン開発」
IHI 技報Vol. 53

No.4 p.29（2013）

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

391

7 民間航空機用エンジンの特殊性

1 9 6 0 年代の後半にB 7 4 7 機を代表とする 3 機種の開7.1 エンジンの開発における特殊性

発が米国で同時並行に行われていた。そのためのエ

新たなジェットエンジンの設計と製造は、ある程度

RRが開発競争を行っていた。その中で、RRはロッキーの国力があれば可能になる。日本も、自衛隊が用いる

ドL 1 0 1 1 機用に 3 軸のRB 2 1 1 - 0 6 を提案し受け入れ

練習機用のエンジンは、歴代純国産になっている。しられた。3 軸エンジンの軽量化のためには思い切ったかし、民間機用のエンジンとなると全く別の話（そも

軽量化設計が必要で、RRは炭素繊維製のファンブレー

そも、設計を規定し、型式証明などを行う根本的な規ドを採用した。ブレードの軽量化は、それを支えるディ則が異なる）になる。それは、ビジネスとしての多く

スクの軽量化に繋がるので効果が最も大きい。エンジの特殊性にある。主なものを列挙すると以下のようにンの開発中の試験項目は数十種類あるのだが、過酷ななる。

試験の一つが、バードストライク（鳥打込み）試験。

◦一機種の開発には1000億円以上の資金が必要で、その回収には15年以上を要する◦エアラインへの売り込みは、技術の優位性よりは資金力と個人的な信用度が重要である◦一旦新機種の導入が決まると、エアラインはそのシリーズに数十年間縛られることになるンジンは、従来にない大出力のもので、GE、P&W、

最高回転数で廻っている実機に実物の鳥を打ち込むので、それ以前にエンジンが最高回転数で安定して運転できるための試験を、すべて完了していなければならない。その試験にRRは失敗した。
このことで、ロッキードへのエンジン納入は約 1 年間遅れ、膨大な違約金を要求されることになってし◦新 機種の基本設計条件は、主要エアラインとのまった。債務超過に落ちたRRを英国政府は国有化し、サービスとオーバーホウルの経験から得なければロールスロイス 1 9 7 1 リミテッドという新会社を設立ならないした。先に述べた日本とのRJ 5 0 0 とV 2 5 0 0 の共同開

◦競 合機種に負けると、会社が倒産するほどのダ発は、そのような中で始められていた。
新機種の開発を決断するためには、国を代表するエメージがある◦新機種の型式証明は主要部品の材料から加工まで

アライン（フラッグ・キャリアーと呼ばれる）を含むの全製造過程を固定化するもので、そのために、数社の確定契約が必要となる。この時のフラッグ・キャ

少なくとも10年間以上にわたり、安定した品質のリアーはローンチ・カスタマーと呼ばれて、多くの特供給が保証される諸分野のメーカーを見つけ、サ典を得ることができる。多くの場合には、数十台のエ

プライチェーンを構築しなければならない

ンジンを真っ先に無償で受け取ることもできる。

資金の動きを示す代表例を図 7 . 1 に示す。

この事件以来、米国のエアラインは米国のエンジン会社のみをローンチ・カスタマーとして選び続けたが、
1 9 7 8 年に、過去のRRの失敗で被害を被った当のイー
スタン航空が当時開発中のBoeing 7 5 7 機用のエンジンとしてRB 2 1 1 - 5 3 5 を選択し、初めて英国製のエンジンが米国機のローンチ・カスタマーを獲得した。筆者は、この際の社内放送をRR社内の設計室で聞いたが、通常の受注放送とは異なり、その時は全員が立上がり歓声が起こった。
さらに、Boeing 7 5 7 機の能力増強の派生型では、改良型のRB 2 1 1 - 5 3 5 E 4 を開発し、競争相手のP&W

図7.1

新機種開発時の資金の流れ（IHI提供）

これらの特殊性は、次節に示す「スポーティーゲー
ム」の中で十分に語られているのだが、代表例として
英国のRRが辿った歴史の概要を示す。

392

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. MarchのPW 2 0 0 0 に勝つことができた。P&Wは、この敗戦によりPW 2 0 0 0 シリーズの派生型の一つの開発を止め、V 2 5 0 0 として五ケ国による国際共同開発に切り替える決断をした。
このように、民間エンジンビジネスでは、長期間にわたっての資金力と主要エアラインからの信頼の確保

ジン選定が行われる。その際に、エンジンメーカーはが最重要項目になっている。

巨大なコンセッション（値引きなどの優遇条件）を強いられることになる。しかし、それを上回る利益がエ

7.1.1

スポーティーゲーム

ンジンメーカーにはある。
『エンジンは、高価なうえ

1 9 8 0 年代から欧米の機体メーカーとエンジンメーに複雑でおまけに傷つきやすい。エンジンの補修の頻

カー間の争いが一層激しくなった。国際間航空路が度は、他の部品での割合よりもずっと高い。つまりエ次々と開設されて、エアライン間の本格的な競争が始ンジンは非常に高度なアフター・サービスを要するのまった為であった。この名を冠した著書がアメリカである。これはプロダクト・サポートと呼ばれている。

で発行され、この時代から、この競争はスポーティー

エンジンメーカーは、補修用の予備部品の販売により、ゲームと呼ばれるようになった。

機体メーカーよりもずっと大きな金を稼ぐ。エアラ

（1）

副題は、
「国際ビジネス戦争の内幕」で、原著はインが保有する機材に費やす額の半分以上がエンジン

1 9 8 2 年にアメリカの週刊誌New Yorkerに 4 回にわたメーカーに支払われる。旅客機の価格の四分の一が搭り連載された「A Sporty Game」。当時はBoeing 7 4 7載エンジンと多数の予備部品である。しかし、1 5 年が盛んに飛んでいた時代だが、ダグラス社のMD 1 0、あるいはそれ以上の旅客機の寿命を通じて、エアライ

ロッキード社のTristar L-1011としのぎを削っていた。

ンはその搭載エンジンと予備部品の価格の二倍ないしこの著者は「高いリスクと低落一途の収益」と題し三倍の金額を支払うことになる。』（p. 1 2 3）て、このビジネスの特異性を語っている。つまり、『民

エンジンメーカーと機体メーカーの仲はあまりよく間航空機ビジネスを、他のビジネスと違ったものにしない。飛行中のエンジンの推力は正確には分からない。

ているのは、それに付帯するけた外れのリスクと、巨そのために飛行性能が思ったよりも良くない場合に原額のコストである。
』（p. 1 7）としている。このことは、因の把握が難しく、エンジンか機体なのかの犯人捜し

4 0 年近く経過した現在でも変わりがない。

が長引き、はっきりしないことがその原因である。

しかし、『計画が達成された場合の報酬は巨額なう日本のエンジンメーカーの国際共同開発への参加にえ、世界的スケールのパワーと影響力をもたらす』とついては、この時代の国際間の事情として、次のよう記している。
『1 0 億ドル単位の開発費を投入した機体に書かれている。

やエンジンが市場で競争に敗れ、はかなく消えて行き、『あらゆる新しい旅客機プログラムは、他の何にも開発を担当した会社の命運を決めてしまった事例は少増して、高額の賭け金のかかったポーカー・ゲームになくない』（p. 3）

似ている。そして、1 5 0 席機の賭け金は最終的にはか『1 9 5 2 年の英国デハビラントのコメット機（金属つてないほど高いものになるかもしれない。この特別

疲労による事故で二機が空中分解を起こした）以来、なゲームで、もし切り札があるとすれば、それは日本

2 2 機種の民間ジェット機が作られているが、これまである。米国と欧州の三大機体メーカーは、いずれもでに利益を上げているのは、そのうちわずか二機種

日本の政府および業界と真剣な交渉を行ってきていであると信じられている。
』（p. 1 9） これは、Boeing  る。前にも述べたように、米国も欧州もたがいに、相7 0 7（長距離機）とBoeing 7 2 7 機（中距離機）を指手が日本とパートナーシップを組むのを思いとどまらしている。

せようとしている。大型の民間航空機にかかわるゲー

さらに、技術的には『ジェット旅客機ほど冶金工学

ムに日本が参入しようと決意していることを疑う者はやエレクトロニクスおよびコンピュータ等のハイテク

誰もいない。民間航空機は、日本がこれから獲得せね

ノロジーが結合された技術手法で進歩と改善が行わればならない最先端技術を結集したものである。これにている工業製品は他にあるまい。
』（p. 2 2）とあり、こ

挑戦すること、すなわち、先端技術を組み合わせるこれも現代に通じる。世界最先端の技術を必要とし、かとを十分マスターすることは、日本の他の先端産業につ世界市場と巨大な開発資金を手に入れなければなら大きな利益をもたらし、その結果、日本経済を全般的ない事情から、この分野では国際共同開発が古くからにバックアップすることにもなろう。日本は、自国の定着している。『すべての大手機体メーカーとその政

経済とその永続性に効果のある事柄については、戦略

府は、自分たちの製品から国籍上の色彩を薄めること的に考えている。』（pp. 4 9 3 - 4 9 4）を認めている。』（p. 2 5）、がこのことを明確に示している。
エアラインが新たな機体の導入を決めた後に、エン

これはまさに、当時の通産省の考え方だったと思う。
さらに日本については、『米国のパートナーと仕事をしたいと望んでいる。おそらくもっとも重要だと思わ

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

393

れることは、日本が旅客機ビジネスのあらゆる面、すなった。

なわち、設計、組立、マーケティング、プロダクト・
サポートのすべてにわたって学びとろうと望んでいる

7.1.2

R O Iと設計の関係ことである。世界中で数社の企業は、これらのうちのジェットエンジンの開発には長期間にわたって巨大

いくつかの点ではボーイングと同じくらいにうまくな費用がかかる。さらに、その費用の回収には 1 5 年

やっているが、全部にわたって同じようにやれるとこ

間以上の長期間を要する。従って、開発費と量産関連ろはないのである。
』（p. 4 9 5）の諸コストの原価企画はかなり精密に行う必要があ

また、『日本は米国同様、強情なまでに独立心が強る。エンジン価格は世界的に標準値があり、勿論そのく、また自信も強いので、ボーイングにとって日本と価格で販売できるわけではないのだが、目安として有のパートナーシップは両刃の剣である。それを避ける

効と考えられている。

ことは、競争相手に大きな利点をくれてやることにな

次の 2 0 年間くらいの世界の航空機の需要数は、機るし、日本を受け入れることは、日本が次に来る旅客

体のサイズ別にBoeingとAirbusによって詳細に見積も機でボーイングと競争するのに必要なすべて手法を学られている。勿論、世界の政情や景気によって波はあぶのを手助けすることになる。パートナーシップは、るのだが、一機種が売り続けられる 2 0 年間を通せば、両者が競争するよりも一緒に仕事をしたほうがお互い総数はほぼ予想通りになる。従って、競合機種があるに大きな利益になる場合にこそ、長続きするものであ場合には、総数にシェアーの予想値を掛ければよい。

る。しかし、米国の航空機メーカー達は、日本がこの事業性の可否はROI（Return of Investment、投下

難しいビジネスをマスターしたあと、独力でやり出す

資本利益率）の数字で判断されることが多い、新規ののではないかと考えている。
』（p. 4 9 7）エンジン開発の場合は、この値が特に重要になる。図

そして、米国が持ち続ける日本に対する脅威として

7 . 3 は、個々の重要パラメータの信頼性の度合いによは、明確にこのように述べている。

り判断が大きく変わることを示している。例えば、『日本は、先端技術産業の分野で主要な勢力になる

ROIを 5 %にするには、エンジンの販売台数が 3 0 0 0 台

ための、そして潜在的には支配的勢力になるための 、ならば開発費は 8 0 0 億円に収めなければならない。またしかな技術を持っている。MITIの名前で知られる

た、エンジン価格が 9 0 0 0 万円ならば、製造原価は日本の通商産業省は、新しい分野へ進出するために数

6 0 0 0 万円でないと、費用の回収ができないことにな

社の大企業を選び出し、その初期段階では、これらのると示している。

企業のやることの大部分に資金援助を行う。技術は海外から買い入れるか、あるいはMITIによって奨励された合弁企業により吸収する。
やがてこれらの企業は、少なくとも欧米のそのうちのいくつかはこれまで日本を手助けしてきた、同種の先発企業と同等の技術力を身につけ、同じ競争力を持つようになる。
』（p. 4 9 7）
この著書が発表されてから 4 0 年近くが経過した。
その間に、民間航空機製造の分野は驚異的な技術革新

図7.3

を経て、
十分な採算性を得るに至った。それに伴って、

394

エンジン開発のROI『計画が達成された場合の報酬は巨額なうえ、世界的開発費と製造原価の達成責任の多くが設計技術者にスケールのパワーと影響力をもたらす』は実現した。

あることは当然としても、販売台数とエンジン価格にまた、「米国が持ち続ける日本に対する脅威」は当たっ

ついても、競合機種との技術的な優位さが大きく影響ていた。繊維に始まり、鉄鋼、造船、家電、自動車、することは自明である。開発費の最も大きな差異は圧エレクトロニクスと次々と日本のメーカーは必要な技

縮機やタービンなどの要素開発の成否で生じる。
即ち、術と市場を獲得した。しかし、最後の砦となる民間航一発で機能と目標性能とを達成することであるが、経空機に対する欧米の防御は堅く、
日本はこの分野では、

験の浅い場合にはチャンピオンデータに頼る傾向にあ

もはや覇権争いに参加することすら不可能な状態に押り、大いにリスキーである。チーフデザイナーは、こしやられた。この著書のお蔭で、この分野では欧米のの眼利き役なので、世界のレベルと傾向、弱点などを主要各社が、日本企業に対して強力な防御網を敷いた

見極める眼力と、研究部門に対する圧力を持たねばなと、筆者は共同開発の実務を通じて度々感じることにらない。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. Marchまた、このことは、後に示す「設計のトレードオフ・

優れた特許でも世界的な市場性の保証が無ければ最終ファクター」と一対をなすものであり、企画・基本設

的に選ばれることはない。また、特定な重要部品の圧計段階での設計者には双方をにらみながらの諸判断が倒的な製造能力、要素レベルの大設計変更に対応する求められる。

正確さとスピードなどが挙げられる。すなわち、いわ特に、各部品の製造原価については、少なくとも

ゆる「ものつくり力」であるが、機械や技能や生産方

1 0 年間の原価低減の可能性の見極めが重要である。

式に頼る時代は過去のことであり、グローバル世界でエンジンの場合には、量産途中での変更が極めて困難は過ぎつつあるように思う。つまり、どのような国やなので、基本設計段階で将来のコストダウンの可能性

民族でも同じレベルに到達することが、過去に無かっを十二分に吟味しなければならない。すなわち、内作

たスピードで実現可能になっている。唯一残されていか外注か購入か、輸入か国産か、精密鋳造か鍛造品かるのは、「ブランド力」かもしれない。これを確立しらの削り出しかなど、加工方法により将来のコストダ維持してゆく手法が、最近他の業界では盛んに行われウン効果が決まる部品が多く、設計技術者に対しては、始めている。

調達を含めたコストエンジニアリング手法の伝承が、必須となる。
その具体的な方法は、GE、P&W、RRがそれぞれ伝統的な手法を持っており、国際共同開発プロジェ

これらのすべてを考慮したうえで、ROIを継続的に改善してゆくための長期戦略をどのようなものにするかが、今後のエンジンビジネスの成長性を決めることになる。

クトにより、それらを熟知する機会が持てたことは、
幸 運 で あ っ た。技術的には、1940年 代 にGEで 開 発

7.1.3

国際共同開発さ れ たVA（Value Analysis, 価 値 解 析 ）とVE（Value

国際的に後発の産業は、当初は海外技術を学びながEngineering, 価値工学）が基本なのだが、この二つは、ら、それらを利用してゆかなければならない。明治時

1970年年代からの日本の製造業の中で大いに発展した。

代初頭の日本がそれであった。航空機用エンジンは、

しかし、それでもGEには一日の長があった。共同

戦後の空白の 7 年間のために国際市場で大きく遅れて開発を始めた当時のGEは、丁度ジャック・ウエルチ

しまった。このような状況の中で、国内市場だけではが様々な業務改革を始めた時期でもあり、特にシック産業が成立せず、海外市場に頼らなければならない製

ス・シグマ手法については、社内指導者のブラックベ品の場合には、通常は部品製造の下請けから始まり、

ルトの上の指導者（Champion; GEでは、世界を地域

量 産 品 のOEM（Original Equipment Manufacturer、ごとに分割して、各地域の指導責任者を任命していた）

相手先ブランド名での製造）などに進んでゆく。そのとも綿密な会合を持つことができた。

間に開発能力が増すと、事業主体会社の傘下でのRSP

基本設計段階におけるコストエンジニアリングは、（Risk and Revenue Shearing Partner）として本格的理論や知識よりも経験がものをいう。それは、殆どのな共同開発が可能になり、やがて合弁会社を設立する

事柄が共同開発相手とのネゴシエーションの世界になという進展が通常の流れと思う。そして、合弁会社内るからである。ネゴで有利な条件を引き出すことが最での実力が増すと、株式の過半を取得し独立への道を重要であるが、経験で劣る場合の武器をどうするのか進めることができる。富士ゼロックスなどは、その代が常に問題となっていた。かつては、政府の後ろ盾な表例になっている。

どが期待されたが、現在は突出した技術力になる。新

ところが、民間航空機用エンジンの場合には全く逆技術や材料の独占的な特許があれば有利ではあるが、のプロセスを辿ることになってしまった。1 9 7 9 年に、その場合には将来に亙る市場性に注意が必要である。

全く突然にRRの代表の訪問を受けて、5 0 対 5 0 の合弁

V2500の奇跡
V2500の当初計画は、日本側の負担分が800億円として、3000台売れれば、5%のROIが達成できるとしていた。しかし、当時の関係者間では、3000という数字は「大風呂敷」と揶揄されていた。もし、2000台であれば金利の負担がせいぜいで、利益は全く出ないことになる。
しかし、V2500は最終的には7000台以上が売れるベストセラーエンジンになった、図7.3を外挿すると、
ROIは15%以上になる。

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

395

会社が始まってしまった。このことは、先に述べた機関として、カナダのモントリオールに本部がある。

RRが国有会社であった期間に英国経済がどん底期を

1 9 4 4 年に締結された国際民間航空条約（通称シカゴ

迎え、かたや日本が高度成長期の只中にあったことに条約）に基づき 1 9 4 7 年発足した。国際民間航空による。しかし、日英だけの合弁は非力で、3 年間を経関する原則と技術開発についての制定を行い、そのずに米独伊を加えた事業になり、発言力は 4 分の 1 以

健全な発達を目的とする。2 0 0 8 年の時点で加盟国は下になってしまった。このことが、幸運であったか不

1 9 0 ヶ国。日本は 1 9 5 6 年以降、理事国の一つとして運であったかは、個人の判断になる。

活動をしている。また、各国の運輸安全当局と航空機

国際共同事業の形態と得失を纏めると、図 7 . 4 の 3種類に大別することができる。細分すればオプション

事故調査に関する条約を定めている。以下にICAOが定めたノイズと排気ガス基準を示す。

があるがこの 3 つが基本的な考え方であろう。通常、後発企業が参入する場合には、下から順番に経験を経て、ほぼ対等か、少なくともGive & Takeが可能な能力を身に着けて最終的にはJVとなる。
形

態

具体例

合弁事業
(JV)

●V2500事業

得●参加会社が合弁企
業設立●基本的に平等な義務と権限●事業の各分野の活動ヘ参加可能失●企業にとって満足感・平等感（政府補助が得られ易い）●インターフェースの合意・確認、コーディ
ネーションに人手と時聞がかかりコストアップ（特に、問題発生時
の帰責）

図7.5

ノイズに関する規定（IHI提供）

図7.6

排ガスに関する規定（IHI提供）●事業主体会社の下 ●プロジェクト運営上の
RSP/
●GE90
口ス少
に、各種リスクを
RRSP●PW4000
応分に負担するこ ●ビジネス技術習得効果(Risk and ●GEnx
少とで、参加比率にRevenue /Trent1000
応じた収入を配分 ●主体会社ヘ従属的立場
Sharing●販売、マーケティ
Partner)
ング、PS、プログ
ラムマネージメン
ト等は、主体会社
で実施

サプライ
ヤー

●Shaft●Turbine
Blade 等図 7.4

●下請け方式●コスト競争力のある部品を複数社から受注●リスクが少ないが収益も限度●技術的主体性少国際共同事業の形態と得失（IHI 提供）

7.2 独特な国際規約
国際間で安全性と信頼性について常に大きな問題と（2）IATA

なる代表的な機器は、原子力発電所と民間航空機にな

国 際 航 空 運 送 協 会（International Air Transport

る。しかし、この二つについての国際間の規約には大Association ）は、世界の航空会社で構成される業界

きな違いがある。原発は各々の国が承認すれば新たに団体。1 2 0 か国、2 6 5 社の航空会社が加盟し、世界の設置することができるが、民間航空機は多くの国際規

定期運航の主要部分を占めている。最優先事項は安約を満足しなければ、商業運航はおろか、機体に取り

全と環境保全で、IATA Operational Safety Audit（安付けて試験飛行を行うことすらできない。以下に、主全運航監査：IOSA）は安全運航に必要なプログラム

な国際規約について説明をする。

を定めている。当面の目標は以下のようにしている。
2 0 0 9 年から 2 0 2 0 年まで燃料効率の年間平均 1 . 5 %（1）ICAO

向上

国 際 民 間 航 空 機 関（International Civil Aviation
Organization）は、国際連合経済社会理事会の専門

396

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March

2 0 2 0 年からの航空産業によるCO2 排出量の上限の設定

メートル法とヤード・ポンド法問題
国際共同開発で厄介なのが、単位である。SI単位系に統一すればよいのだが、そうはゆかない。メートル法は、18世紀末のフランスにおいて、世界で共通に使える統一された単位制度の確立を目指して制定され、日本では完全に統一されている。しかし、イギリスでは、国内向けにヤード・ポンド法を用い、国外向けにはメートル法を用いて使い分けをしている。また、アメリカでは、メートル法はほとんど普及しておらず、ヤード・ポンド法が主流になっている。
ジェットエンジンは、伝統的に一部の単位がヤード・ポンド法になっている。推力は、未だにポンドで表示される。（1ポンド=0.4536 kg）代表寸法であるファンの外径もインチ表示になっている。また、ネジサイズは全てインチネジを使用する。
1950年代に製造されたエンジンは、1980年代でもまだ一部地域で使われており、その補用部品は製造が続けられていた。ネジは組立て時にヒューマンエラーを起こしやすい。そのためにネジだけはインチを使い続けている。次の表は、主なネジサイズだが、エンジンでは組み間違えを防ぐために、1/2、3/8、1/4というように、一つおきのサイズを使う。また、No.10

外径

呼び

1 インチ当たりの山数というサイズは、締付け時にねじ切る恐れがあるの

約 4.8 mmNo.10(#10)

24 山（1.05 mm）

約 5.5 mmNo.12(#12)

24 山（1.05 mm）

約 6.3 mm

1/4

20 山（1.27 mm）

約 8.0 mm

5/16

18 山（1.41 mm）

約 9.5 mm

3/8

16 山（1.58 mm）

約 11 mm

7/16

14 山（1.81 mm）

約 12.6 mm

1/2

13 山（1.95 mm）

で、特別な場合を除いて使用しない。さらに、ボルトの材質が違う場合には、長さを2段階以上離す。そのために、ナットからの飛出し量が、異常に長くなることもある。重量軽減を犠牲にしても、組み立て作業の信頼性を保つ一例である。

2 0 0 5 年レベルと比較して、2 0 5 0 年までにCO 2 排出量を 5 0 %削減（4）型式証明（TC、Type Certificates）
航空機の開発時に必要な証明。量産機は同じ設計、同じ製造方法で製造されなければならない。新型エン（3）FAA

ジンの開発にとっては、もっとも重要な手順になってアメリカ連邦航空局（Federal Aviation Administration）

おり、多くの試験は監督官の直接の立合いが行われる。

は、アメリカ合衆国運輸省の下部機関で、航空輸送の安

ここで、「同じ設計、同じ製造方法で製造されなけれ全維持を担当。国内での航空機の開発、製造、修理、ばならない」との条件は特に重要で、例え部分的な改運航の全ては同局の承認を必要とする。各国の運輸当局

善でも、すべてFAAから委託を受けた監督官の承認

は、相互認証システムを採用し国内機関の承認で国際間を得なければならない。

飛行が可能なことを認めている。

V 2 5 0 0 エンジンが取得した当時の写真を示す。

主な業務は、航空管制システムの開発・運用、民間航空機の安全向上（航空機の設計、乗員の訓練、機体の整備計画など）、民間航空技術の開発支援、技術開発、パイロット資格の認定・はく奪など。しかし、
2 0 1 9 年の新型のBoeing 7 3 7 型機の連続事故に関しては、欧州の同等機関（EASA）（註 1）が米国との相互認証を一時解消するとの態度を示した。
この機関から発行される様々な書類は、すべて絶対的な強制力があり航空機もエンジンもそれに従わなければならない。大きくは、型式証明、耐空証明、改善
命令、航空局通達がある。
図7.7

V2500エンジンの型式承認書（筆者撮影）

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

397

（5）耐空証明（AC、Airworthiness Certificates）と信頼性を保証する効果は大きい。また、規定の常時または（CA、Certificates of Airworthiness）

見直し体制が維持され、タイムリーな規制緩和が世界

航空法で定められる航空機を飛行させるために必要な証明で、次に掲げる基準を満足する必要がある。
◦強度･構造･性能についての基準

同時に発効することによる産業界の活性化もグローバ
ル経済にとっては効率的である。
先に示した航空機の世代交代も、このような規定の◦騒音の基準段階的な見直しの中で、順調に行われてきた。例えば、◦発動機の排出物の基準

1 9 8 0 年代の「ETOPS」の制定から実行までの期間は、「決してIFSD事故を起こしてはならない。一度の事故（6）耐空性改善通報（Airworthiness Directive）

が、規制緩和の動きを止めてしまう。」との合言葉が、耐空証明を取得した航空機について何らかの欠陥が設計、開発、製造、整備、運用の世界で共有された。

見つかり、全ての機体に対して修理・部品交換などがグローバル時代がますます現実的となる昨今、このよ必要になると判断された場合、改善命令を出して一定

うなシステムが他の産業分野にも波及することを期待

期間内に航空機の保有者に対し命令に従った対応を求する。一方、原発の場合にも国際間の組織が存在する

めることがある。航空機は、このADには従う事を法が、これほどの強制力を伴う技術面での頻繁な見直し

律で定められている。

は行われていない。長期間にわたる国際間の努力と協自動車等の場合にはリコールと呼ばれるが、航空機力の差が、現在の状況を表している。

の場合には必ず従わないと飛行は認められない。
（註 1）米国の組織に対して、ヨーロッパにおける（7）航空局通達（AC、Advisory Circular）

民間航空分野における各種調整と執行は、当初は合同

航空機、空港・関連施設、空域、航空従事者の資格

航空機関（JAA;Joint Aviation Authorities）として緩や訓練方法など、運用における問題の実践的な改善やい形で行われていたが、2 0 0 2 年に欧州航空安全機関

解決に向けた通達全般で、手順・手続き、法令の解釈、（EASA; European Aviation Safety Agency）が、欧具体的なガイドラインやマニュアルなどの形で発信さ州連合の専門機関の一つで設立が批准された。主たるれる。例えば、AC 2 5 . 8 0 3 - 1 Aでは、すべての航空機

業務は、安全管理の分析と研究、外国事業者の認可、は 9 0 秒以内の緊急脱出可能であることを求めている。

安全規則の施行、航空機や部品の種別証明の認証、航この基準は、新型航空機の承認前に必ず確認される。

空製品の設計、製造、保守に関わる組織の承認など。

以上のように、開発期間は勿論、運用時においても常に国際間の取り決めの順守が要求されており、その398ために安全性が保たれていると云うことができる。こ

参考・引用文献;のような国際間の規定順守システムは、規制による事（1）J. ニューハウス、石川島播磨重工広報部監修

業の独占という危険性はあるが、全世界共通の安全性「スポーティーゲーム」学生社（1998）

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March8 民間航空機用エンジンに適用される技術
民間機用と軍用機用エンジンは、一般には同じもの

また、必要とされる工学上の知識は、他の製品ではに思われるが、開発技術の観点からは全くの別物に見られないほどの広範囲に及んでいるのだが、さらに、なっている。どちらの製品もプロジェクト開始時の世界中のどの民族からも信頼性を得るための人文・社

様々な仕様書（スペック）を満足しなければならない。

会学的な事柄も考慮されなければならない。

軍用機用は国から提示される装備品の要求書類に示される。この場合には、基本的に様々なスペックの全て

8.1.1

リベラルアーツとメタエンジニアリングを満足すればよい。勿論、その中には開発コストや量

2 0 世紀末から、世界的に格安のエアラインが乱立

産時の製造コストも含まれる。これらは、一旦決定をし、国内及び海外への旅行が飛躍的に増すことになっされると、異常事態が起こらぬ限りは途中での変更はた。新たなビジネスモデルが開発されたことにもよる

皆無になっている。しかし、民間機用の場合には、プが、エアラインのエンジンを運用するためのコストがロジェクト開始時の様々なスペックを満足すること激減したことが、大きな要因になっている。民間航空

は、全体のほんの一部と考えなければならない。つま機の直接運航費は、燃料代（すなわち、エンジンの燃り、それらを満足するだけでは、耐空証明すら取得で料消費率）とエンジンに関する取得・維持管理コスト

きない。さらに、競争機種に勝って受注を継続するこが大半を占めている。

と、量産開始後の予定期間内に、単年度黒字化するこ

2 0 世紀後半に俄かに始まったEarly ETOPSは、従とが可能な製造原価を達成することなどは、すべて開来ジャンボジェットのような 4 発機と同じ機体を双発

発期間中に行われる作業で決まる。従って、その期間

エンジンでの長距離飛行を可能にした。エンジンの構に適用される様々な技術は、軍用機用の数倍になると成部品の種類と数は、大型でも中型でも大きな変わり

考えるべきであろう。この認識を持たずに、過去におはない。つまり、維持管理すべきエンジン数が半減しける軍用機用の開発実績を以て、民間機用の新規開発たことになる。また、この間に、エンジンのオーバーを成功させることは不可能と考えるべきである。

ホウルに関するビジネスモデルも大幅に変更され、エアラインの保有コストとキャッシュフローの改善に大きく貢献することになった。なお、Early ETOPSとそ

8.1 必要とされる広範囲な技術

れに付随する設計手法については、9 . 2 項で説明する。

エンジンの設計には、自然科学と広範囲な工学的なめられるまでに高まったのかは、単なる技術力だけで知識が必要となる。しかし、それらは全体の半分と考はない。そこには、設計面でのリベラルアーツ的な要えるべきである。残りの半分は、長い期間の経験によ素が多く含まれている。Early ETOPSとは、新型のり蓄積された技術で、プロジェクトの成功のためには、航空機が商業飛行を始める前に、その信頼性の高さが、こちらの方がより重要になる。それらは、過去に経験

国家の認証機関とエアラインの双方から認められなけ

した大きな不具合や事故の原因などを、すべて設計のればならない。そこには、長い歴史を通しての人文・立場から解決した経験により蓄積された技術になる。

社会科学的な問題が多く含まれている。例えば、事故

また、自社と有力なエアラインでのオーバーホウルの後の明快な原因究明と、再発防止策が国際協力のもと過程で発見された様々な問題と、特にヒューマンエ

に行われるなどである。それらをすべて解決した結果、ラーの原因となった設計上で配慮すべきフェイルセイ

Early ETOPSが世界的に認められることになった。

新型エンジンの信頼性が、何故Early ETOPSが認

フやフールプルーフの技術は、経験を通してのみ得ら

また技術、すなわちエンジニアリング的な観点に立れる最重要な技術と云える。なぜならば、万一それら

つと、エンジン設計は個々の専門化されたエンジニアに起因するヒューマンエラーによる事故が起これば、リングだけでは、全体最適の結果は得ることができな

エンジン全体の信頼性が大きく失われるからである。

いことが明確になる。すべてのエンジニアリングを一

民間航空機用エンジンの最大の課題は、信頼性の証明

つに統合し、更に人文科学的な要素を加えて、一つ上なのだが、例え数字的に証明しても、多くのエアライの次元で最適化を図ることは、メタエンジニアリング

ンとその乗客から信頼が得られなければ、全てが徒労と呼ばれる手法であり、この思考方法と実践のためのに帰することになる。

メソッドは、2 0 0 9 年に日本工学アカデミーから提案

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

399

（1）
された。
つまり、エンジン設計技術の系統化は、個々総合的に見て、どちらの場合が乗客一人当たりの直接の技術の系統化では語れない。そこで本報告では、各運航費が少なくなるかを、基本設計段階で判断するた

技術分野の問題を概説し、その後第 9 章で統合されためのものである。

技術の系統化について述べることにする。

新製品の開発に当たって、先ずこのような設計ト
レードオフ・ファクターを、使用者の立場に立って過

8.1.2

知識と経験

去の経験から表を作り、数値を決める手順は、日本の日本が、初めてのエンジンの国際共同開発を経験しどの教科書にも載っていない。このようなことは、すたRRとの設計会議では、逸話として残されたものがべて過去の経験から導き出されるもので、実際には、多々ある。このことも、一つのヒトからヒトへの系統

これらすべてのことが盛り込まれても、競合機種との化であり伝承である。RRというよりは、多くの技術

商談に勝つことは難しい。実際、V 2 5 0 0 の受注が困的な発明をした英国人のヒトからヒトへの系統化に関難を極めた期間には、この表を用いて設計変更の方向する優れた伝統文化に触れた時間であった。

性を議論した経験が何度もあった。それぞれの詳細に基本設計が設計チームの中で纏まり、最初のエンジ

ついては、次の第９章で述べる。

ン全体断面図が完成した直後に、二つの大きなデザイ
ンレヴュー会議が行われた。それらは、オーバーホウ
ル（分解・整備）部門の中堅技術者との二日間にわたるレヴューと、設計トレードオフ・ファクターを決めるためのビジネス部門との会合であった。

8.2 設計分野における技術
現代のエンジンは、高温、高圧力、高回転の極限にオーバーホウル部門は、彼らの過去の経験から、数近づきつつある。最も過酷な条件である離陸時のター十件の提案を次々に示してきた。また、設計トレード

ビン入り口平均温度は 1 8 0 0℃以上に達し、一方でター

オフ・ファクターは、エンジンの大きさと、それの搭

ビン翼は多くの元素の合金で融点が 1 0 0 0℃程度に載を目的とする航空機の使用ルートや使用頻度などのなっている。従って、タービン翼の冷却はホイットル

解析から、運行にかかわる費用の最適値を実現するたの時代からの命題だった。圧力比 4 0 で断熱圧縮されめには、エンジンの設計上の何に力点や優先度を与えた空気の温度は 6 5 0℃程度まで上がるので、この温度るべきかといった判断材料である。その使用目的は、以上の空気でタービン翼を冷やさなければならない。

例えば、圧縮機やタービンの段数を増やして、負荷をしかも、地球温暖化で滑走路上の気温は上がり、夏季

下げれば、効率は良くなるが、重量と製造コストは増の熱帯での離陸時には最大出力に制限がかかる事態もえてしまう。ある飛行ルートを実際に飛んだときに、予想される。

国際エンジン開発から得られた教訓（その3）Design Meeting事始め、研究と開発の違い 第3章（3）
1979年3月26日から、共同開発期間において技術と設計の作業をどのように進めるかの会議が始まった。
我々は、FJR710のエンジンを10年間で4種類すべてを成功裏に運転した直後であったが、RR流のやり方をとことん吸収すべく、取り入れられるものはすべて取り入れることにして会議に臨んだ。会議は一日に数回、連日行われた。彼らの最初の言葉は、「あなた方がやってきたことは尊敬に値する。しかし、それは研究であって開発ではない。開発は研究とは全く異なったもので、多くの経験が無ければできないものである。」であった。
午前9時、B . J . Barns氏と、執務室の正確なAddress（RR Ltd. Whittle House Room W1-G-4）などのの話から始まった。
続いて、10時から、設計に使う様々な単位の話、10時半からは、Fan部分の性能の話、11時半からは
HPCの性能の話、といった具合に矢継ぎ早に攻めてくる。相手は、次々に代わるのだが、こちらは連続である。幸い、一度にすべてではなく、段階的に話を進める術を心得ているようで、中身は良く理解できた
ように思う。
これが、その後十数年間にわたって続く（私の場合だけでも、10年間で約1000回）、RRとの開発設計に関するEngineering Meetingの始まりであった。

400

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March

タービン翼とそれを支えるディスクの冷却用の空気

多くの大学では、タービン翼の冷却に関する研究がは、高い圧力が必要なために圧縮機出口の内径側から盛んに行われていた。その中にあって、先端的な研導かれるので、中間冷却は不可能になる。タービン翼

究は、 米 国で はシ ンシ ナテ ィー 大学 とGE、MITとを支える根元は、ダブテイルと呼ばれる形状で遠心

P&W、アリゾナ大学とエアリサーチ社といった地元力を多面的に受けるのだが、高圧系の回転数は、約のエンジン会社との共同研究と、スタンフォード大2 0 0 0 0 Gの加速度になっている。ひとつ 1 0 0 グラムの学とミネソタ大学の募集による多企業参加型研究に

動翼は 2 トンになり、タービン・ディスクは高温の中分かれてすすめられていた。日本では、東京大学とで約 1 0 0 枚の動翼を支え続けなければならない。その石川島播磨重工との共同研究などが長年にわたって際には、クリープに加えて、高周波の振動と、低サイ続けられた。中でも、スタンフォード大学とミネソ

クル疲労が寿命を決める。

タ大学の多企業参加型大学には、日本の学生や航空

ジェットエンジンを設計する際に常に思うのだが、技術研究所の留学生が滞在し、定期的な学会のほか

先に述べたように、この設計には大学の工学部で学ぶに、毎年ワークショップが開催されて、情報交換がすべての科目の最先端知識が必要になるのだが、さら盛んに行われた。民間航空機用エンジンの研究者とに学問的な知識だけでは正しい設計は不可能で、経験

設計者の世界は狭く、この頃から世界中での人的交から得られる知識が半分以上必要になる。すべてのエ流が盛んになり、1 9 7 0 年代後半に始まった国際共同

ンジン会社がオーバーホウル・ビジネスを熱心に行う開発が順調に進む一因になったと云える。当時の日のは、恒常的な利益の確保もあるが、これらの技術的本の発表例を図 8 . 1 と 8 . 2 に示す。

な事情のせいである。
エンジンの設計と製造は、したがって広範囲の知識と経験をインテグレートしたものになる。構造を見れ
ば、一見、圧縮機と燃焼器とタービンを繋いだモジュール構造に見えるのだが、全く異なるインテグレートされた一体ものになっている。そこで、各技術分野の系統化を語る前に、問題となる主要分野についての技術の概略を述べることにする。
8.2.1

空冷タービン技術

1 9 6 0 年代後半に登場した大型旅客機は、高温高圧

図8.1

空冷タービン翼の熱疲労試験機（2）の大出力エンジンを必要としており、欧米と日本の国際エンジン開発から得られた教訓（その4）実験装置でも勝つことができた (1977) 第3章（3）タービン翼の冷却法の設計が安定したのちには、冷却翼の熱疲労解析が重要なテーマになってきた。エンジンの高温部の部品は、離着陸時に降伏点をわずかに超える応力が発生する。したがって、大部分の部
品寿命は低サイクル疲労で規定される。第1段タービン翼は高温なのでクリープとのラチェット解析が必要だが、航空機用エンジンの場合には最高温度での運転時間は短いので、熱疲労が圧倒的に大きくなる。
熱疲労試験機は、定格の圧縮機出口温度の冷却空気を翼内に流しながら、最高時とアイドル時のガス温度の流れの中で翼列を往復させる機能が要求される。周囲との輻射熱の影響を低く抑えるためには、供試翼を3枚としても、全体では9枚以上の翼列が必要になる。
IHIの試験機は下町の町工場で作られた。二つの風洞と翼列部以外の全体構造と往復駆動装置は全面的に
彼らの技術にお願いした。その後、同じ実験結果がNASAのPaperで発表され、私は手紙の往復からLewis
Research Centerへの訪問が許可されて、単身クリーブランドに向かった。そこで間近に見た彼らの試験機
は、翼枚数も駆動の早さも明らかに町工場製に及ばないものだった。
学会で発表される内容は、ともすれば組織名が評価を決めてしまうのだが、個々の実験装置の内容まで精密に検討しなければ、真実は分からないとの教訓を得て、以降はNASA Paperへの評価が慎重になった。

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

401

また、当時のフイルム冷却翼（翼表面に冷却孔を多のRJ 5 0 0 やV 2 5 0 0 時代であっても大いに苦労をして数あけて、翼内部に導かれた冷却用空気を吹き出し、いた。この現象の解明には、非定常流れの数値解析が

翼表面に膜状の境界層を形成させる）の実験は基礎試有力なのだが、この分野では日本の大学が多く先進的験が多く、主流ガスのマッハ数までもシミュレートしな業績を残した。

た試験結果は、示されていなかった。
8.2.3

高温燃焼技術と排ガス対策

ガスタービンの燃焼は、往復動機関の爆発燃焼とは異なり、常に連続燃焼になる。そのために、排ガス対策は比較的容易で、燃焼効率と排煙問題は比較的早期に解決した。問題は、高温高圧のために、窒素酸化物（NOx）が増えてしまうことである。
このための対策は、燃焼時の化学変化の時間を可能な限り短くすることで、それは同時に燃焼器の長さを短くできるので、軽量化にとっても好都合になる。しかし、そうなるとタービン入り口での温度分布が一様でなくなり、第 1 段静翼が部分的に溶けてしまうこと
図8.2

フイルム冷却翼の冷却効率に対する
主流マッハ数の影響（3）になる。一方で、タービン動翼の仕事は、半径が大き
いほど大きくとれるので、半径方向には外径側の温度が高い方が望ましい。

この実験結果は 1 9 7 0 年代のものであるが、冷却孔

従って、早くからNOxの排出量は国際基準によりの形状や配置を新たな加工法を用いて改善する研究と厳しく規制されることになり、その為の燃料の微粒化試験は現在も続けられている。

技術と燃焼器全体の改良設計が継続して行われてきた。しかし、近年は微粒化が進み過ぎて排ガス中の8.2.2

圧縮機内の非定常流れ解析技術

微粒子（PM,Particulate Matter）の総質量ではなく、圧縮機の圧力比を高くすれば、巡航時の燃費が良く

数密度が問題視されるようになった。つまり、大気中なるのだが、段数が多いと低速回転から加速する時にの微粒子による気候変動や人体を含む生物体への影響

全体が失速し易くなる。圧力比が 2 0 ならば、定格時を明らかにして、新たな規制を設けようとする動きでの最終段の断面積は入口部の20分の1で良い。しかし、ある。

始動時には第1段と同じ断面積が必要になる。つまり、低速時には圧縮された空気の行き場かなくなってしま

エンジンの制御技術

うことになる。このために、途中の段から抽気をした

一般のガスタービンと航空機用タービンエンジン

り、静翼の角度を可変にして、前段の通路面積を狭めの顕著な違いは、制御技術にある。ガスタービンのたりする工夫が用いられる。

運転には色々な補機が必要になる。燃料ポンプや潤

この可変静翼のアイデアは 1 9 4 0 年代末にRRで検討されたが、最初に実用化したのはGEの単軸式ターボ滑油ポンプと廃油の回収装置、多くの計測装置と制御装置など。

ジェットJ 7 9（1 9 5 4）だった。この革新的システム

一般的には、それらは設置する室内に置かれるが、によりロッキードF-1 0 4 スターファイターやF-4 ファ

航空機用の場合には、全てエンジンの周囲に固定さントム戦闘機はマッハ 2 のスピードが出せるようになれる。

り、後に出現する高バイパス比のファンエンジンの基軽量化の為でもあるが、エンジンの交換を素早くするためである。

礎を開いた。

402

8.2.4

しかし、アイドリングから最高回転数まで上げる間

また、パイロットが通常動かすのは、燃料用レバーの可変静翼の作動を正確に決めることは容易ではな

のみにしなければならない。しかも、発電用も産業用

い。エンジンの回転数の上昇速度は、もっぱら燃料のも、一旦スタートすれば定常運転が続くのだが、ジェッ供給量に従う。従って、この二つのシステムのマッチ

ト機は頻繁に出力の変動が行われる。急加速や急減速

ングは多く経験を要する。さらに、急加速・減速にも毎回行われる。実は、最も過酷なのが着陸時になる。

よっても異なる。そのためにRRでは、1 9 8 0 年代初頭

アイドリングで降下を続けたのち、滑走路に着地した

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March途端に逆噴射の急ブレーキをかける。この時の出力は

外形は、ボールベアリングの寿命で決定されるために、最大に近い。

細長いものになってしまう。

従って、運転レバー一つで行う燃料制御システムは、

これらのために、エンジンの最高回転数までの間に複雑になる。現在ではコンピュータと電子制御で容易

は、静止系も軸系も多くの共振周波数を通過することに可能なシステムなのだが、全てを機械式で行っていになる。また、動静翼も空力性能の向上のために極端た時代には、多くの芸術品が誕生した。

に薄く設計するので、ファンブレードや低圧最終段の

しかし、電子制御では容易にプログラムが変更できるために生じた事故も少なくない。原因の多くは、担タービン翼は、アイドリングから最高回転数までの間に数種類の共振周波数を通過することになる。

当技術者がエンジンの総ての機能と運航時のあらゆるまた、エンジンの外側には、冷却や加圧用の配管が状況を完全に把握していないためであることを、筆者無数に取り付けられるが、本体との熱膨張差が十数ミ

は実務の中で知ることになった。

リのために、熱応力の回避のため複雑に曲がりくねり部を設けることになる。個々の配管の振動は解析では8.2.5

騒音対策技術

航空機の騒音の大部分はエンジンから発生する。特に離着陸時には、もっぱらこれになる。主な騒音元は無理で、実機実験で確認することになる。これらのために、エンジン設計には高周波振動の解析と、その防振技術は欠かせない技術になっている。

前方のファンと後方のタービンとジェットノズルにな

複雑な軸振動問題の一例は、エンジン停止後ローる。従って、騒音の周波数は複雑なのだが、特定の周ターの冷却が均等に行われないために発生する。ター

波数に絞って対策をとることが可能になる。前方からビンからの熱伝導で上半分だけが熱くなり、ローターの騒音は、ファンの動翼と回転数の積の周波数になる。

に曲がりが生じる問題がある。この問題は、ボウドロー

これを吸収できる吸音パネルを、空気取り入れ口の整ター（bowed rotor：曲がった軸）問題として、ほぼ流部に貼ることができる。

すべてのファンエンジンに存在する。悪いことに、高後方のタービン・ノイズは、各段の枚数を敢えて変圧軸系の第 1 次共振周波数が、アイドリング回転数にえて、しかも素数を用いるなどで、発生する周波数の一致する場合が多く、その共振周波数をアイドリング

平準化を図る。さらに、動翼と静翼の間を離すことも回転数の上下どちら側に逃げるのかが基本設計時の大有効になる。
ジェット騒音は、
幸いにもファンとコアー

きな問題になる。この問題をうまく解決できなれば、からの排気速度と温度が異なるので、うまく両者をミエンジンの再スタート時の度に、圧縮機の後段が、ケー

キシングすることで軽減できる。これらの事情から、シングと接触することになってしまう。この部分の曲

翼列の空力設計者には、ノイズの研究も同時に必要にがりは、エンジン停止後の 3 0 〜 6 0 分後に最大となる。

なる。一時期は、特定周波数で位相が 1 8 0 度異なる音

この問題は、エンジンのスタート時の燃料制御方法

波によるアクティブﾞ・コントロールが研究された時と圧縮機の低速時流れの安定性の両者に関係してお期があったが、実用化には至っていない。騒音規制のり、アイドル以下に設定できるのは、圧縮機性能が安歴史については、図 7 . 5 に示した。

定的で、かつ燃料供給が早くても安定的な燃焼が保てる場合に限る。軸径を大きくすれば、共振周波数は上8.2.6

振動解析技術げられるが、ベアリングの寿命が保てなくなる。

航空機用エンジンの設計の良否の判断の第一の基準

FJR 7 1 0 初期設計から、V 2 5 0 0 の詳細設計の間のは推力重量比になる。大型航空機の総出力が 4 0 トン

十数年間は、ベアリング研究者と常に綿密な検討を行で、推重比が 5 とすると、エンジン総重量は 8 トンにい、量産時期に開発が完了する最大DN値（ベアリンなる。その 1 0 %は 8 0 0 kgで、それは 8 0 kgの乗客 1 0

グ内径と最高回転数の積）で軸径を設計した。しかし、人分に相当する。このような計算は、エンジン全体のそれ以降の最大DN値は工作機械で決められていると基本設計を行う際の設計パラメータのトレードオフ値

聞いている。

として、マーケティング部門との共同で思考され定められる。詳細については 9 . 2 . 3 項で述べる。

一方で、低圧タービン翼の最終段の翼振動問題は、数種類の共振周波数を無事乗り越えるための解析と開このように過酷な軽量化設計の実現のために、多く発時の実験で防振設計が決められるのだが、数年間のの静止部には薄板材が用いられる。また、低圧と高圧

商業飛行の後に部分的な摩耗などが進み、思わぬ翼破軸は両端に圧縮機とタービンという重量物を支えて高壊事故に繋がることは、現在でも散見されている。

速で回転する。その中間には燃焼器があり、また軸の民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

403

8.2.7

信頼性設計る。設計計算、材料の諸強度データ、加工寸法のばら

一般的には信頼性設計と呼ばれるが、航空機用エンつきは、全て確率分布で表すことができる。例えば、

ジンの場合には、「設計の信頼性」というべきである。

材料強度データの強度分布からマイナス 4 シグマの値

設計の信頼性は、開発期間中の様々な試験により実証を選び、それを設計強度とする。そして、強度計算でされるのだが、それだけでは全く不十分で、約 3 0 年

は加工寸法のばらつきを考慮して、マイナス 3 シグマ

間にわたる商用運行中にも保たれなければならない。

の寸法で計算をする。すると、破壊確率は 4 プラス 3

それは、航空機が安全に離着陸するためには、中古機でマイナス 7 シグマ以下になるというわけである。

であっても、必ず定格出力を維持しなければならない

このことは、特に寿命計算では念入りに行われる。
新型のエンジンでは、新開発の材料を使うことが多い。

からである。
一般の機械では、故障率はバスタブカーブと呼ばれエンジンの回転部の寿命は、低サイクル疲労で規定さる経過を示し、初期故障の確率が高い。しかし、エンれる場合が多い。例えばメインシャフトである。シャジンの場合には、それは致命的になる。特に、1 9 8 0

フト材は、特殊な鍛造品なのだが、その製品から切り

年代から始まった大陸間空路の双発機による飛行解除

出された実体試験片を用いた低サイクル疲労データを

は、「飛行中のエンジン停止率（IFSD）が、1 0 0 万飛

取得するには数年間が必要になる。多くの試験片の行時間あたり 2 以下でなければならない、という国際データが集まるにつれて、マイナス 4 シグマの値は大ルールを満足しなければならない。しかし、新規開発

きくなるのだが、設計段階では特殊な考え方を用いた。

機が初飛行から 1 0 0 万時間経過をしないと所期のルーシャフトの寿命を 4 万サイクルまで保証するのだが、トを飛べないようでは、
エアラインは大いに困るので、他の条件から決まるシャフトの内径と肉厚では、そのそのことを設計上で証明する手段を考えた。筆者が時点での設計では 2 万サイクルになってしまう。しか設計を担当したBoeing 7 7 7 機用エンジンであるGE 9 0

し、経験上からこの値で設計をしてしまうのだ。つまは、まさにその最初の試みだった。

り、商用運航で 2 万サイクルに達する前に、試験デー

その第一は、過去に生じた膨大な数のIFSDの原

タの数が増えて、おなじシャフトで 4 万サイクルが保因を調べ、設計上のすべての原因に対して、再発防証されるというわけである。エンジンの設計には、こ止策を盛り込むことであった。さらに、その過程でのように最新の破壊力学と長期間にわたる経験が半々ボーイング社は、双発航空機の安全性とエンジンのであるという理由の一端は、このようなところにある。

信頼性の関係に関する最も詳細なレポートを 1 9 9 0 年

さらに、このような寿命計算を行っていることは、世にVice President名で「Twin-Engine Transports   A

代を超えて伝承されなければならない。

Look at the Future」と題して発表した。この論文は、Boeing 7 7 7 の開発中に発表されたもので、「Review

信頼性設計に関する技術の系統化については、9 . 2 . 6
項で述べる。

of 767 ETOPS Events Since 1985」という項目の中で、双発機の信頼性が十分に予期した数字を満足していたとの解説の後に、「Risk of Multiple Engine Thrust

参考・引用文献;

Loss」という項目で、過去 3 0 年間に亘る全ての航空（1）「我が国が重視すべき科学技術のあり方に関する

機事故の原因を分析し、機体に装備されたエンジンの提言 〜 根本的エンジニアリングの提唱 〜」日本

数と事故発生の確率の関係を定量的に示すことによ

工学アカデミー（2009）

り、双発機の飛行安全に係わる信頼性が 4 発機よりも僅かに高いことを論証したものである。
現在、特殊な機材を除けば、ほぼすべての長距離機

Fatigue Life Prediction of Air-Cooled Turbine
Blade”ASME 78-GT-63（1978）が双発になっている。このことは、エンジンの維持費（3）I.Katsumata“Effect of Mach Number onを大幅に削減した。この技術の系統化については、次Cooling Effectiveness of Film Cooled Turbineの章で詳細に述べる。

Blade & Vane”Film Cooling Work Shop, Univ.

また、もう一つの特徴は、通常の設計で規定されている安全係数という考え方を用いないということであ404（2）T.Maya & I.Katsumata“A Study of Thermal

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. Marchof Minnesota, May 8（1975）

9 設計・開発分野における技術の系統化
民間航空機用エンジンの技術の系統化の具体的な記が向上しても、エンジンとしての主機能には発展性が述する前に、メタエンジニアリング手法で一般論を考限られている。このような場合には、当初からCパターえる。するとそれは技術の発展の歴史におけるの継承

ンで進めることが望ましいと考えられる。そうでなけシステムの在り方ということになり、次の 3 つの形態

れば、確実かつ長期的なマーケットの確保は難しくなに分けることができる。

る。最後の第四は、国家の安全保障にかかわるもの。

Aパターン; 個人または、個々の企業によるもの

この場合には、同盟国間の協調と国内独自技術の維持

Bパターン; 国内の産官学などの連携によるものの両立が必要になり、B+Cとなる。

Cパターン; 国際間の協働によるもの

このように考えてゆくと、民間航空機用エンジンの技術は、これらのいずれか一つ、ないしは二つ以上場合には、3 つのパターンのすべてが歴史的に進んでの組み合わせで継承と維持発展が図られるのだが、そきたことが明確になる。Aパターンとしての過去におのことは、何が原因で決まってくるのであろうか。こけるジェットエンジンに取り憑かれた男たちの存在、のWhyをメタエンジニアリング的に考えると、世界

Bパターンとしての通産省大型プロジェクトとそれにの 3 大発明に行き着く。ルネサンス期ヨーロッパの大続く補助金制度、Cパターンとしての連続した国際共発展は、羅針盤・火薬・活版印刷術の三つの発明によ

同開発プロジェクトなどを挙げることができる。

り実現した。しかし、これらすべては中国で発明され、一時期実用化されていた。
明の時代の鄭和の大航海は、
大型船の大船団で現在の一帯一路計画の海の部分を完成していた。明の時代の技術が継承されなかった原因

9.1 民間航空機用エンジン技術の系統化

は、Aパターンに固執したためで、当時は皇帝が代わ

前項の考え方に基づくと、民間航空機用エンジンのれば、全ての政策が見直されてしまったからと云われ場合の技術の系統化は、他の製品分野に比べて独特かている。一方で、当時のヨーロッパでは、芸術や文化

つ複雑な様相を呈することになる。この分野におけるを含めてCパターンが盛んに行われていた。

代表例を列挙すると、以下のようになる。

現代と近未来ではグローバル化がますます盛んにな◦Aパターン; 個々の企業によるものる。従来はA+Bパターンが多かったのだが、今後はレシプロエンジンからジェットエンジンへの転換

A+Cパターンでなくてはならないと考える。民間航新材料の開発空機用エンジンの技術については、1 9 8 0 年代初頭ま

新加工技術の開発

では、A+Bパターンであったが、以降はA+Cパター

初期品質安定設計法の標準化

ンを踏襲してきた。例えば、ホンダジェットの大成功
は、A+Bに頼らずに、当初からA+Cパターンを考え
ていたからと思われる。
（註 1）
現状の企業経営を考えてみる。第一には、マーケッ◦Bパターン; 国内の産官学などの連携によるもの
終戦後の再開時における技術移転
各種の国産エンジン研究プロジェクトトの規模や種類で決まるもので、例えば多くの汎用品

タービン翼の冷却設計などの個々の特化技術は国内マーケットで成熟し、さらに発展して海外市場

環境対策技術を目指す。この場合には、多くの企業が競い合うAパ

国際共同開発の推進組織

ターンが主流となる。第二は、投資回収期間の長さとその間のリスクの大きさで決まる場合。これが大きい◦Cパターン; 国際間の協働によるものと、単独では始められずに、国家的なプロジェクト形

新規エンジンの開発開始条件の成立式に依存することになり、日本における過去の産業化

Trade off Factorの数値化

促進プロジェクトの多くに当てはまるBパターンにな

運用上での事故の原因究明と対策の教訓

る。第三はビジネスモデルの発展性の違いになる。ス

FMECA （Failure Mode Effective & Criticality

マホのように、技術の進歩によってその製品の機能がAnalysis）の共有

無限に広がる可能性のあるものは、AないしBパターンが成立する。しかし、民間航空機用エンジンは性能

このように、A、B、Cの各パターンが、時代と共

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

405

に変遷しながらも、それぞれが継続していることによがら夢中だった。それも終戦直後全部燃やした。しかり、我が国においても世界的な技術の最先端にとどまし人間は残ったのである。』（2）（p. 1 3 2 8）ることが可能になっている。

ネ 2 0 は、幸いにして日本に現存する。その経緯は、やはり「ジェットエンジンに取り憑かれた男」の一人

9.2 設計分野における技術の系統化『1 9 6 1 年、航空局運輸省の航空機検査官舟津良行がノースロップ工科大学に入校した。そこでガラクタの第 8 章では、個々の技術についての概要を示した。

中で埃を被っていたエンジンの燃料ポンプと思しきもここではそれらの総合技術としての開発と設計についのに「入口」と「出口」の日本語を見つけた。そこで、て、主として実際に運航されたエンジンに適用された学生たちと協力し、整備を進め、アイドル運転に成功

技術の系統化を年代順に説明する。

した。しかし、それがネ 2 0 とは断定できなかった。

日本におけるジェット機の初飛行は、広島に原爆が

約 1 0 年後に、全日空取締役の舟津良行と、石川島落とされた翌日の 1 9 4 5 年 8 月 7 日に、ネ 2 0（図 4 . 6）

播磨重工副社長の永野治、同航空エンジン事業部長のを搭載した橘花による 1 2 分間の飛行と記録されてい森赳明が話し合い、エンジンの里帰りを決断した。森る。当時の経緯については、4 . 1 . 3 項で述べたので、

赳明は、かつて 1 9 4 4 年暮れに、量産を前提に 5 台の

ここではヒトからヒトへの技術の伝承と系統について

試作エンジンの製造を担当していた。

述べる。そこで、前間孝則氏の「ジェットエンジンに彼らの努力の末、ネ 2 0 は入間で開催された航空（1）
取り憑かれた男」の記述に沿って説明をするが、男ショーに展示され、そのまま永久無償貸与、返還請求たちの中でも、特に種子島時休と、その後を引き継いせずの条件で、石川島播磨の工場で保管されることにだ永野治の役割が重要になる。

なり、現在に至っている。』（pp. 2 0 - 2 1 より抜粋）『海軍で戦艦に対する航空機の優位性を主張していこの場合には、鋳造品に鋳込まれた文字が決め手とた種子島時休は、1 9 3 4 年東京帝大航空機学科に派なった。金属板に書かれた文字は、後の修正が可能だ

遣され、ガスタービンの研究に従事した。その後、が、古代における石碑、現代における鋳込み文字等は、

1 9 3 9 年、海軍から航空監察官として航空原動機の研伝承手段としては永久保存になる。

究の為フランスに渡った。彼は、イギリス、ドイツ、

しかし、この設計技術の伝承は、終戦後 7 年間に亘っイタリアの原動機工場を見学し、多くの知識を得るこて途切れることになった。ちなみに、永野治はジェッとができた。そして、帰国後に先ず、ジェットエンジ

トエンジンのパイオニアとして、世界的に高い評価を

ン用軸流圧縮機を完成させた。その後彼は、多くの失受けており、後に述べる日英共同開発の初期に、英国敗を繰り返すことになるが、先祖が種子島の鉄砲を完に招待されてブリストル大学で記念講演を行ってい成させたときに比べれば、全てに恵まれていると考え、る。ブリストル市には、当時Rolls Royceと日本チー研究を続行した。

ムの共同設計事務所が置かれていた。（図 6 . 1 4）

広島に新設された広海軍工廠航空機部発動機班長にジェットエンジンの設計と開発は、いずれの国にお就任した彼は、東京帝大機械工学科 3 年生の海軍依託いても新型の軍用機の要求から始まった。しかし、製学生永野治の指導教官になった。
』（pp. 3 9 - 4 6 より編品としてのエンジンは、その目的において研究用、軍集）

事機用、民間機用の 3 つに大別される。そして、このこのように、初期の技術は海外からの導入であった

3 種類のエンジンは、設計技術の立場から考えると、が、一方で圧縮機とタービンについては大学での理論

全く別の製品になる。そのために、設計技術の伝承も研究が盛んに行われていた。
大学との連携については、

全く別の道を歩むことになる。
このことは、経験からしか学ぶことはできない多種

次のように記されている。
『当時高名の 7 博士に援助をお願いした。東北大学

多様なノウハウによるもので、多くは暗黙知として伝棚沢教授の燃焼の解説助言は正に適切だった。東北大

承されてゆく。設計理論的には全く同じものなのだが、学沼知教授はジェットエンジンの総合理論式を作られマーケットと型式承認機関からの要求が全く異なるか

たが、私はそれを使って高空性能解析をし、ほぼ的中らである。この原稿を書いているときに、三菱重工業

した。
』 （p. 1 3 2 8）が開発中の「三菱スペースジェット（旧MRJ）」の納

（2）

406

によって成された。

さらに技術の伝承については、
このようにある。『当入時期を、今年半ばから 2 0 2 1 年後半以降に延期する

時我々は、戦後の技術温存のためにやるのだと言いな方針を固めた、とのニュースが流れた。（2 0 2 0 . 1 . 2 4）

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March旅客機の就航に必要な国土交通省の型式証明の取得

後はライセンス生産が重なり、次の防衛庁向けのエがさらに遅れる見通しとなったためで、延期は 6 度目

ンジンの開発プロジェクトになったF 3 エンジンの開となる。三菱重工業は、軍用機としては多くの経験が始まで、1 5 年間ほどのブランクが存在することになっあるが、民間機はYS 1 1 以来長期間のブランクがあってしまった。その間に、このエンジンは研究用に改た。つまり、民間機用としての具体的な設計技術の伝造されて、XJ 3 -A/B・Iとしてアフターバーナーを追承の多くは途絶えていたと推測される。

加したり、J 3 -A/B・IIとして固定ノズルと可変ノズ
ルを装着した試験が行われた。いずれにせよ、この9.2.1

ジェット練習機用エンジンからの系統化

エンジンは戦後初の実用エンジンとなり、後の民間民間航空機用のジェットエンジンの設計技術の本

機用エンジンの開発に多大な技術的な知見を残すこ格的な伝承は、1 9 7 0 年に始められた通産省の大型プとになった。

ロジェクトFJR 7 1 0 から始まった。しかし、このエン次の国産練習機用のF 3 エンジンは、1 9 7 5 年から防ジンは国際的には開発ではなく研究用であり、民間

衛庁技術研究本部第 3 研究所（現・防衛省技術研究本

航空機用としての始まりは、1 9 7 9 年からの日英共同

部航空装備研究所）が研究・開発し、IHIにより製造開発のRJ 5 0 0 からであった。その後は、幸いなことされたターボファンエンジンであり、F 3 - 3 0 型が航に新たなエンジンの設計がオーバーラップして続き、空自衛隊のT-4中等練習機に搭載されている。しかし、設計技術の伝承は、一部の構成部品に限って言えば、

この間に約 1 0 年間の設計技術的な空白があったこと

2 0 2 0 年の今日まで順調に繋げられていると云える。

により、設計技術の系統化の流れは、J 3 以降は徐々FJR 7 1 0 は純国産技術を目指しており、その設計技に民間機用エンジンが受け継ぐことになった。このこ

術は防衛庁の研究用エンジンに負っていた。その流れとは、常に軍需が先行する諸外国とは異なり、世界のは、1 9 5 0 年代のJ 3 エンジンから始まった。防衛庁向中でも日本独特のものになっている。

けエンジンの場合には、まず試作の契約が行われ、試作エンジンが設計され試験運転をして性能・機能が確

9.2.2

通産省大型プロジェクト

認されたのちに、本格的な開発がスタートするのが特大型プロジェクト制度は、旧通産省の主導の元、旧徴だが、民間機用にはそのようなプロセスはない。い

工業技術院（2 0 0 1 年に産業技術総合研究所に改組）

きなり本番で、納期の遅れは高額なペナルティーを負が実施した日本の工業技術を向上させるために設けらわされることになる。

れた研究開発制度で、「航空機用ジェットエンジンのJ 3 エンジンの設計、開発の経緯については 4 . 5 . 2 項

研究開発」（FJR 7 1 0）
が 1 9 7 1 年に選定された。当時は、で述べたので、ここでは技術の系統化について述べる。

1 0 0 %の補助金で多年度にわたって研究開発を段階的

このエンジンは試運転時から故障、破壊が相次ぎ、問に継続できる制度で、技術者にとっては夢のような制

題は山積みとなり、実用になるにはおよそ 2 年半を要度であった。特に設計費が潤沢にあり、若い技術者をした。その間、機体の方は 1 9 5 7 年に完成しており、育てるには、十分な環境を得ることができた。

英ブリストル社製オーフュースを搭載して初飛行をす

FJR 7 1 0 の場合にその期間は、第一期で 1 9 7 1 年度

ることになってしまった。そして、第三期の 2 0 機でから 1 9 7 5 年度の 5 年間で総開発費 6 7 億円、第二期は、ようやく量産化できる見込みとなったが、此の苦労に

1976年度から1981年度の6年間で総開発費185億円（そ耐えきれずに、現IHI以外の 4 社はJ 3 に見切りをつけの後減額されて 1 3 0 億円）という高額なものであった。

ると同時に、膨大な赤字を生み出すジェットエンジン

大型プロジェクトは毎年数件が行われていたのだ

から手を引くことになったことは先に述べた。この時が、多くのプロジェクトは目標が高く、最終成果に至点から、ジェットエンジンに関する製造とオーバーホらずに終了した。しかし、このプロジェクトだけは、

ウル面での国内会社での統一が始まった。即ち 1 9 6 0

第２期の途中の 1 9 7 9 年に英国から共同開発の提案を年、石川島重工業は播磨造船所と合併し、石川島播

受け、直ちに産業化につながった数少ない成功例とし

磨重工業（現IHI）となり、量産はIHIに引き渡され、て現在まで伝えられている。

NJEは解散した。1 9 6 1 年に防衛庁によって制式採用され、J 3 - 3 となった。

FJR 7 1 0 のエンジンとしての最終目標は、推力 5 トン、 燃 料 消 費 率（SFC; Specific Fuel Consumption）

IHIはその後もJ 3 の改良開発を行い、1 9 6 7 年から

0 . 3 4、バイパス比 6 であったが、これは当時国内で海上自衛隊のP- 2 J対潜哨戒機の補助エンジンとして不足していた離島間の航空路を開設するために、短いJ 3 - 7 C/Dが採用されることになった。しかし、その滑走路での離着陸を可能にする双発機に装備されるこ

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

407

果英国のNational Gas Turbine Establishment（NGTE）とを最終目的としていた。
これは、日本としての民間航空機用エンジンの最初の設備を使用することができることになった。

の試みであり、最終目的までの期間を 1 0 年と設定さ第一期で試作したFJR 7 1 0 / 2 0 の内の２台が 1 9 7 7

れ、段階的に性能・機能を満足するプログラムが設定

年にNGTE に持ち込まれ、エンジンの高空性能試験された。具体的には、FJR 7 1 0 / 1 0、/ 2 0、/ 6 0 0 といに供されることになった。この試験は、経験豊富な

う 3 種類のエンジンを 3 台ずつ試作することで、第 1

RRにとっても難関で、彼らの経験では、試験中に多期では、スペックを満足するエンジンの試運転に成功

くの手直しなどが要求されることが多かったのだが、すること、第 2 期は航空機に搭載できる姿まで、必要初回試験で予定していた全テストを難なくパスし、予な改良を加えることであった。

備の試験機は開梱されないまま送り返されるという快このために、FJR 7 1 0 / 1 0 では、温度、圧力とも低挙を達成した。この事実を高く評価したRRは当時開めに設定し、兎に角エンジンの最高回転数までの運転

発が始まりかけていた新型のエンジンの共同開発を日に成功すること。FJR 7 1 0 / 2 0 では、最終的なタービ本に提案することを決定した。

ン入り口温度 1 2 5 0℃のエンジンの耐久テストに合格すること、FJR 7 1 0 / 6 0 0 では、エンジンの軽量化設計を行い、推力重量比を設計値まで向上させ、その上で耐空性審査要領に定められた耐空性確認試験に供すること、との中間目標が設定された。
筆者は、当初からこのプロジェクトの専任になり、

形式：高バイパス比 2 軸ターボファンエンジン
長さ：2,352 mm、幅：1,300 mm、高さ：1,700 mm
重量：980 kg、最大推力：4,800 kg、推重比：4.9
ファン ;1 段
低圧圧縮機 ;1 段軸流

初年度から高温タービン班の班長（実は、前年の新入

高圧圧縮機 ;12 段軸流、全圧力比：19

社員）、3 年目からはシステム設計班長を兼務した。高

燃焼器：アニュラー型燃焼器

温タービン部の研究課題は最重要で、各種の翼列試験

高圧タービン：2 段に加えて、航空技術研究所（NAL）で行われる、実低圧タービン ;4 段

物の回転要素試験機（空力性能の確認用のHC 1 0 , 2 0

図 9.1と高温試験用のHT 1 0 , 2 0 , 3 0 など）の設計も行った。
また、システム設計班は、設計に必要な各種規格、デー

FJR 7 1 0 エンジンのその後については、既に 6 . 5 . 1

タ、計算結果の採否などを決定し、設計チームの作業項で述べたが、この期間を通じて、国内の圧縮機、燃を円滑に進めるためのもので、材料スペックと品質要

焼器、タービンの研究と開発が爆発的に進んだ。基礎

求を定めるための委員会の事務局、構造、空力、伝熱研究は東大をはじめとする各地の大学の研究室と組合設計などの担当会社への割り振りと、結果の精査など

3 社（IHI、KHI、MHI）の研究所、設計は各社の事業部、が主業務であった。さらに、当時始まったばかりの実機サイズの回転試験はNALという棲み分けが明確

FMEA（Failure Mode Effective Analysis）も独自ににできており、お互いの協力関係が理想的に進められ行った。この種の作業は、すべてNALと石川島播磨

たことが、大きな成功要因と考える。中でも高温高圧

重工、三菱重工、川崎重工が分担して行ったのだが、タービン関係の翼の冷却関連は、その成否がプロジェ

更に大学での基礎共同研究を含めて、産学官連携の理

クト全体の成否にかかわる（1 0 8 0℃クラスを 1 2 5 0℃

想的な形で行われたと記憶している。そのことが、プクラスまで上げなければならない）ので、大いに注力

ロジェクト成功の最大の原因であったと考える。これ

され、学会での発表と議論も盛んに行われた。

らの成功作業は、当初は「FJRデザインセンター」と最も研究要素が多彩かつ深い高圧タービン第 1段の称され、後に「航空機用ジェットエンジン技術研究組

動・静翼の冷却については、各社の社内研究発表会・合」に名称変更された組織の中で行われたものだが、技報（3）、当時発足した日本ガスタービン学会の前身のこの組織の運営上の協力体制が 3 社間で良好に行われ日本ガスタービン会議の講演論文集（4）、
日本機械学会（5）、たことによる。

（6）
ASME（米国機械学会）という順番で内容と議論の深機体に取り付けてのエンジン試験の前に、高空での408

FJR710/600S の仕様化が図られていった。

高速飛行時の性能、加減速特性、空中再着火性能など

中でも、年に数回行われた米国の大学（ミネソタ大を地上試験により実証しなければならない。しかし、学とスタンフォード大学）でのワークショップは、日

わが国にはそのための高空性能試験装置が存在せず、米の最先端の研究者間の忌憚のない意見交換が行わ

外国の設備を使用することで各国を調査した。その結

（7）
れた。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. Marchさらに研究が進むと、実機翼に関する熱疲労に関す

日英で新型のエンジンの共同開発を提案することで、や、フイルム冷却孔周りの温その条件は、日英のシェアー 5 0 %ずつの新会社を設など、より詳細な解析と実験結果が発表さ立し、当時のマーケティングでは、将来の新型機の導れて、実機翼としての寿命の推定が可能になった。し

入数が最も多い中型機用エンジンの開発を長期間にわかし、これ以降は民間航空機用エンジンの場では、こたって続けいこうというもので、日本の政府と重工 3の部位を日本側が担当する機会はなく、全ての成果は

社は、短期間の協議の末にこれに同意した。

る研究と実験結果

（8）
、
（9）

度分布

（10）

1 9 8 0 年以降の防衛用練習機の設計と、重構造の発電

筆者は、継続中のFJR 7 1 0とこの新プロジェクトの用ガスタービンへ転用されることになり、現在に至っ兼務となったが、設計と技術の初期の調整のために、ている。

長期間RRのブリストル事務所に滞在することになった。

9.2.3（2）エアラインからのフィードバック情報、

日英共同開発プロジェクト

1 9 7 0 年から 1 0 年間続いたFJR 7 1 0 プロジェクトに当初与えられた部屋は、サー・スタンレイほか技術重なる形で始まった日英共同開発プロジェクトは、技担当の上級部長の部屋の並びで、新型のエンジンを初術、なかでも設計技術の系統化にとっては空前絶後の期から設計し開発するための基礎知識がもれなく伝えタイミングであった。ここで空前とは、日本が高度成られた。もっとも重要なことは、マーケティングと長期を迎え、一方の英国が不況のどん底にあったと整備担当部門からの、従来エンジンに関する情報のいうタイミングの中で、RRは、暖簾代無しの 5 0 対 5 0

フィードバックであった。

の共同開発を提案することになったこと。絶後とは、RRが特に重要視したエアラインはドイツのルフト開始してわずか 2 年余りで 5 か国共同開発のプロジェハンザで、彼らは使用中のエンジンに対して、新たなクトに移行することになり、せっかく設立した新会社

要求と様々な改良を行っていた。それらの情報は、次と将来の新型エンジンの開発に関する 5 0 %の発言とのエンジンに正確に盛り込まなければならない。そこ

実行の決定という権利とを失うことになったことで、で、全体断面図が完成された後に開かれた最初のデザ

この二つは将来にわたって、二度と取り戻すことはでインレヴューでは、整備担当部門から多くの提案がなきない。

されたが、RRの設計担当者はその過半数を拒絶した。

しかし短期間だったといえ、設計技術者としては、

例えば、機体に搭載中のエンジンの内部を直接観察す

やはり空前絶後の知識と経験を得ることができた。そることのできるボアースコープのポートを、どの位置

れは、RJ 5 0 0 という新型のエンジンに関して基本設に、いくつ取り付けるのが良いかといったことなどが計の初期から携わることで、新規開発プロジェクトの含まれる。そのことは、毎回のことらしかったのだが、正式なスタートまでのプロセスをつぶさに知ることがあきらめきれない案件については、日本側の担当となできたこと、重量と部品数でエンジン全体の過半数をる低圧系について、私にいくつもの直談判を迫ってき

占めるワークシェアーのために、常に全体設計のレた。このようなことは、新エンジンの基本設計には必

ヴューの場面に参加したことであり、絶後とは、それ須のことであり、主要エンジン会社が自ら整備部門を

以降現在に至るまで、日本のどの組織もそのような場持ち続ける一つの要因になっている。

面に向き合うチャンスがなかったことを示す。
そこで、当時のRJ 5 0 0 エンジンは、GEグループが開発中の

この節では、エンジン全体の新設計に係わる技術の系

CFM 5 6 エンジンの設計に、わずかに後れを取ってい統化のために、少し詳しい説明をする。なぜならば、た。そのために設計作業の進捗は一時の停滞も許されプロジェクトや組織が目的半ばで消滅すると、その正ずに、日本側は多くの人材を投入した。しかし、突然式な記録はほとんど残されないからである。

のプロジェクト開始に伴う人材不足は否めず、現地での経験をある程度取得した技術者は、帰国して次の出（1）サー・スタンレイの突然の訪日

張者を育てるなど、人材育成には通常の駐在員ルール

1 9 7 8 年に、RRのSir Stanley George Hookerが突然を超えることが、期間中にわたって続けられなければ来日した。彼は、ホイットルと共に初期のジェットエ

ならなかった。その時の様子は、次のコラムに示されンジンの開発に貢献し既に退職していたが、国営会社ている。

になってしまった原因のRB 2 1 1 - 2 2 の問題を解決す

この間の 5 0 対 5 0 の設計契約は非常に重要であり、るために技術担当役員として任命され、見事に成功しRR側とは基本設計の初期の進め方に関する全ての手て 1 9 7 4 年にナイトの称号が授与されていた。目的は、法を共有することになった。そのいくつかを紹介する。

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

409

Portland Square Officeの開所記念写真
1980年2月X日、ついにPSO（Portland Square Office）の開所日を迎えた。思えば、RR BRISTOL の中心である
Whittle House の Main Officeの一部屋を与えられて四方八方からの衆人監視から、門外のポータキャビン、郊外のMEO（Moreover Engineering Office）を経てようやく本格的な設計の共同作業場が与えられたことになる。
RRの人材も超ベテランと新進気鋭に分かれており、そのことからも、会社としての本気かげんが伺えた。写真の中央が事務所の秘書で、左右がそれぞれのチーム代表
で、左はRRで唯一のケンブリッジ卒業生、右のワイシャ

図9.17

開所記念写真（初期の共同設計チーム）

ツ姿が筆者。
（3）トレードオフ・ファクターの決定と利用、どこまで性能を犠牲にするかなどの、設計変更の基本

基本設計を始める前に、使用者がライフサイクル全方針を決めるための数値表である。V 2 5 0 0 でも同様の期間にわたって支出をするコストを最小限に抑えるた表が用いられたが、僅かに数値が異なるのみであった。

めの設計上の主要トレードオフ・ファクターを決める

エンジンの設計開発中に、多くの商談が進められ決という手順は、日本の設計手法には含まれていない。

定されてゆく。その間に、競合機種への負けが続くとこの作業はモデルとするエアラインの直接運航費の機種間の比較が行われ、大きな設計変更が要求される。

データ解析から始められる。図 9 . 2 は、その一例であ

私の経験で、ほぼ 3 か月ごとにその事態が起こった。

るが、この表の場合は燃料費が 1 5 %であるが、原油

例えば、もう 0 . 5 %燃費を向上しろとか、もう 1 0 %維

価格の高騰により 4 0 %程度まで上昇することもある

持コストを下げろといったことになる。

ので、次の段階であるトレードオフの数値を決める際

もし将来独自に新機種を開発するのであれば、広範囲なマーケティングとエアラインの経営内容を深く理には、長年の経験が必要になる。

解して、自らこの数値を算出できる能力を養わなくてエアラインの直接運航費（DOC）
航空機システム（DOC+金利）
客室乗務員費はならない。この表の造り方の概略を次に述べる。

パイロット費

5％

14%

機体関連
金利

信頼性が影響する項目
エアライン全体経費

16％

機体関連
整備費 7％
保険料

2％

着陸費

2％

エンジン関連整備費 5％
エンジン関連減価償却費 8％

機体関連
減価償却費

19％

エンジン
関連
金利

燃料

15％

7％

エンジ

図9.2

ン関

連

経

費

エアラインの直接運航費の例（IHI提供）

図 9 . 3 は、RJ500の設計を開始する時点で RRと議論

410

図9.3

設計トレードオフ・ファクターをして合意したもので、数値は省略をする。精度の信

単位重量あたりの製品の価格は図 9 . 4 に示されるご頼性に多少の疑問が残るが、基本設計の方針や大きな

とくに、ジェットエンジンはとてつもない大きな値を

設計変更時には、先ずこの表に照らして大まかな判断持っている。パソコンは云うに及ばず、同じ重量の純を行った。例えば、エンジン全体重量がスペックを超銀よりもはるかに高価である。従って、VE（価値解析）える際に、代替え材料による量産コストの増加と軽量が大きな力を発揮するのであるが、コストエンジニア

効果の比較、オーバーホウル費用軽減が必要な時に、リング的に見れば、それはほんの一部に過ぎない。ま国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March

れている点を強調した。しかし、その期間の受注は芳しくなく、開発設計の途中で、営業サイドからDOCに直接に利く緒元の改善を強く求められた。すなわち、
燃費、重量、メインテナンス・コストの改善である。
特に、メインテナンス・コストについては明らかに競合機種よりも劣るとの指摘があり、重要部品の寿命の改善や、整備性の改善に努力が払われた。
図 9 . 6 は、図 9 . 5 の「エンジンの燃料消費率を 3 . 7 %改善すると、DOCが 1 %改善される」ことを、更にエンジン要素ごとに分解した数字を示している。即ち、
図9.4 単位重量当たりの製品価格（20年前に筆者が作成）単位は、百万円／トン、または円／グラム

どの要素の性能向上が全体性能に最も寄与するかの指標である。
この場合には、LPタービンの性能向上が最も有効た、この図の数値は他の産業分野の人達との会話ではであることが分かる。LPタービンは過去の開発経験

重要な意味をもつので、常に頭に入れて置く必要があから、新規設計の場合には必ず最後まで緊急の設計変る。特に自動車との 1 0 0 倍の差異は、忘れると会話が更が要求される要素である。コア・エンジンの空気流

とんでもない方向にずれてしまう。

量、LPとHPの圧縮機の仕事配分の変更など、全ての従って、エンジンの軽量化は、製造側にとっては最要素の設計変更のとばっちりを必ず受け、最後のつ

重要課題となる。しかし、エアラインにとって最も重じつま合わせをする要素だからである。従って、高性要視されるのは、毎日の運行費用に関するもので、そ能LPタービンの設計・開発力と、その設計変更のすれはダイレクト・オペレーティング・コスト（DOC）

ばやい適用力はエンジン開発における最重要課題であとして、つぎのように扱われる。この二つの表は、エる。一般的には、高圧圧縮機の開発力が雌雄を決する

アラインの直接運行費用に係わるエンジン設計の諸元との考えが多いが、これは一旦適用が決まれば、変更の影響度を示した一例である。

することは稀であり、他のプロジェクトなどで十分に性能が確認されたものが適用されることが常であり、Percent Change in

Percent Change inDirect Operating Costs

3.7% Specific Fuel Consumption

1% DOC

りうるので、エンジン開発プロジェクトにとっては、

17% Engine Weight

1% DOC

致命的な差を表わす力とは考えにくい。

7.3% Engine Cost

1% DOC

18% Maintenance Cost

1% DOC

図 9.5

運航コストに占めるエンジン設計諸元の影響

極端な場合に他機種のスケール変更や、外部調達もあ（4）全部品のクラス分け管理
世 界 中 を 飛 び 廻 る 民 間 航 空 機 用 の エ ン ジ ン は、
FAAなどの認証機関の型式証明を得なければならず、

1% Change in Efficiency ofTurbomachinery Component

Percent Changein Specific Fuel
Consumption(SFC)

そこには、重要部品の素材から製品検査が終了するま
での、全ての工程が規定されるものが多く含まれる。

Fan〜 0.62%

そのために、設計の初期段階で全ての部品を重要度に

Low Pressure Compressor〜 0.22%

応じてクラス分けをして、品質管理を徹底することがHight Pressure Compressor〜 0.66%行われる。RJ 5 0 0 エンジンで採用されたのは、伝統

Hight Pressure Turbine〜 0.82%

Low Pressure Turbine〜 0.96%

的なRRの方式で、「Critical, Major, Miner」の3クラスで、

図 9.6

運航コストに占めるエンジン性能の影響

図 9 . 5 の場合は、エンジンの燃料消費率を 3 . 7 %改

更に、Critical中の高速回転部品には「Critical GroupA」として、強度設計と寿命管理が徹底された。
（5）FP と FS 設計情報の管理善すると。DOCが 1 %改善される。つまり、エアライ

エンジンの製造、組み立て、オーバーホウルの過程

ンの支出が 1 %弱減るわけで、利益率はその数倍改善

で最も恐れるのはヒューマンエラーである。いくら精されることに繋がる。V 2 5 0 0 の初期の開発段階では、密な設計をし、厳格な品質管理規定を定め、それを励競合機種に比べてノイズや排ガスなどの環境指標が優行しても、ヒューマンエラーは必ずある確率で発生す民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

411

る。特に、緊急点検やオーバーホウルは、世界中のど（7）FMECA 設計の場所で行われるのか分からない。エンジンは中古市事故が起きるたびに、「想定外の原因によるものだ」

場でも取引され、使用され続けるのだが、その際でもとの説明がなされる場合がある。しかし、エンジン起ヒューマンエラーによる航空機事故は許されない。そ因の航空機事故では、「想定外」という言い訳はできのためには、
徹底したFool Proof（FP）とFail Safe（FS）

ない。故障が起きたときに、どのような事象が起こ

設計が行われなければならない。

るかは、我が国ではFMEA（Failure Mode Effective

例えば、エンジンには無数のボルトが使用される。

Analysis）という手法で解析が行われるが、NASAの

しかも、その材質はスチール、チタン、ニッケル合金、

有人宇宙船など故障が直ちに人間の生命にかかわる場

更にはコバルトネジまである。
サイズは、これもヒュー

合には、これに加えてC（Criticality）解析が行われる。

マンエラーによる過剰トルクを防ぐために、4 分の 1

FMECAは、日本語では「故障モード・影響及び致インチより小さいものは、特殊な個所を除いて使用禁

命度解析」と云われていが、日本ではまだ一般的では止とした。つまり、4 分の 1 インチボルトの氾濫になない。これを行うことで、故障や事故から生じる被害る。そこで、異なる材質のボルトの長さを、敢えて 2を、壊滅的な状況から少しでも軽減する手段を、当初段階以上離れた寸法とすることを設計ルールとして決の設計で盛り込むことができる。エンジンの場合には、めた。そのためには、ナットの先に異常に長いボルト

回転体の破壊が機体の飛行にかかわる部分や、乗客にが出っ張ることもあり得る。

被害が及ばないための設計等を行う。

また、特に複雑な配管設計には配慮が必要で、「日

FMECAでは故障がシステムに対して致命的な影響

本人の手が入るところでも、大男の手や指は入らない、を及ぼすのか、軽微なのかを 4 段階に分けた重要度と大きな手袋をはめて、作業性を確認する」などの設計して表わす。これに故障モードが発生する頻度（6 段

手順も決められた。

階に分ける）を加味して故障リスクの大きさを算出

これらの設計手法は、世界各国での長年の蓄積が重し、システムの安全性を定量的に評価する。致命度

要で、その設計ノウハウの蓄積と伝承は、
エンジンメー（Criticality）の尺度としては、危険度（影響の厳しさ

カーには欠かせない。しかし、軍用エンジンの場合に×発生確率）に応じて、その対策を盛り込む。例えば、は、作業は全て規定の教育を受けた人たちによって行

エンジンのメインシャフトが切れると、タービンは瞬われるので、これほどの配慮は必要とされていない。

間的に暴走をして爆発をし、破片が遠心力により猛烈な速度で飛散する。その為に、機体や乗客に被害を及（6）シール技術の開発とバックアップ設計予想される。そのような場合に、エンジンが暴走せずも多くの解析プログラムと設計手法が成立する。高圧に安全に停止するシステムが組み込まれていれば、操系と低圧系の回転方向は、タービンの設計事情で同方縦士の判断で故障後も安全に着陸を試みることができ

向か、逆回転にするかが決められる。それぞれの軸はる。そこでエンジンの設計では、メインシャフトが切ベアリングで固定されるのだが、その給油室のシール、れた時には、非常ブレーキが必ず利くような設計を盛更には、高圧タービンの翼とディスクを冷却するためり込んでいる。FMECAの結果はこのように具体的にの高圧空気の流れなど、圧力差の大きいシールが各所採用されている。影響の厳しさと発生確率については、に設けられることになる。

それぞれ米国のMILスペックで規定されている。

ボールベアリングは、これらの部屋の圧力差による膨大な軸力が加わることになるのだが、その許容軸力
は、3 5 トンマイナス 3 4 トンで 1 0 0 0 kgなどと計算される。つまり、全ての部屋の圧力は正確に維持されなければならない。そのためには、各場所に応じた最適シール設計が採用されるのだが、設計の都合で、新たな形状のシールが必要になる。このためには、入念な基礎実験と、それと並行してバックアップ設計が行われなければならない。
このようなバックアップ設計は、
必要に応じて随所で行われる。

412

ぼすことになり、まさしく「クリティカル」な状況がエンジン内部の 2 次空気流れは複雑で、それだけで

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. MarchDescription

しかし、設計と製造技術の系統化のためには、このSevrityCategory

Mishap Result Criteria

1

死亡、永久的な全障害、不可逆的な障害が発生する可能性環境に大きな影
響、または 1000 万ドルを超える金銭的損失

2

永久的または、部分的な障害、少なく
とも 3 人の入院を引き起こし得る怪我、または病気環境に大きな影響、または100 万ドルを超える金銭的損失

3

休業を要する傷害または職業上の病気
可逆的な環境への影響、100 万ドル以
下、10 万ドルを超える金銭的損失

4

休業を伴わない傷害または職業上の病
気の可能性
環境への最小限の影響
10万ドル未満の金銭的損失

Catastrophic

CriticalMarjinal

Negligible

図9.7 MIL STD882 影響度の表（英文より筆者が作成）

プロジェクトは大いに役立つことになった。新たに加わった米国、ドイツ、イタリアの代表メーカーとIAE（International Aero Engine）社を設立し、全ての決定は、五か国会議の場で決定することになったからである。設計分野では、Chief Engineer MeetingとChief Designer Meetingが各国持ち回りで定期的に開かれた。会場は、それぞれの会社の地元で、会議の後にはその土地の文化を理解するためのミニツアーを企
画することが習慣となった。P&Wは、コネチカット
州のイーストハートフォード、ドイツのMTUはミュ
ンヘン、イタリアのFIATはトリノだった。しかし、
1 9 8 5 年から始まった試験運転は問題続出で、Chief
Designer Meetingでは、毎回数十件の設計変更案を検討する羽目になってしまった。さらに、問題が発覚すると受注交渉での負けが続くことになり、更なる性

Description Level
Frequent

Specific individual items

Fleet or Inventory

能向上やデリバティブ・エンジンの設計案の提示までが求められた。デリバティブ・エンジンとは、エアラ

A

頻繁に発生する可能性がある 連続して発生

Probable

B

一つの寿命の中で数回発生す
頻繁に発生
る可能性

Occasional

C

一つの寿命の中で時折発生す
時折発生
る可能性

RemoteD

可能性は低いが、発生する可能性がある

論理的には可能性ありえるかを示すためのもので、新型のエンジン開発にはImprobable

E

発生しない可能性があると仮定することができる

可能性を否定できず

詳細は、1 0 . 1 . 2 項に示す。

EliminatedF

潜在的な危険が特定されたが、発生は不可能として後に除去された発生は不可能図9.8 MIL STD882 発生確率の表（英文より筆者が作成）

9.2.4

インがある新機種を導入すると、間もなく同機種の座席数増強・減少型と長距離型を求めることになる。そのためには、エンジンの推力を 1 0 〜 2 0 %増減する型が求められることになる。その変更をいかに容易に行必然的に付随するものであった。この間の設計作業の
しかし、このような努力にもよらず、受注競争はさらに悪化していった。その時の様子を、二つの新聞記
事で示す。

5 か国共同開発プロジェクト

日英共同開発のRJ 5 0 0 エンジンの開発は順調に進んだ。特にRRに蓄積されたノウハウと、日本側の新たな知恵の採用は、細部の設計改善や初号機の組み立て時などに大いに役立った。双方で、1 プラス 1 イコー
ル 2 以上の実感を味わっていた。しかし、その間に市場は大きく変化をして、次のマーケットは 1 3 0 席ではなく、1 5 0 席クラスの中距離機になるとの予想が本格化した。
このクラスのエンジンは、既にGEグループとP&W
グループが手掛けており、日英チームは、単独で推力増強型に変更するか、P&Wグループと組むかの選択を迫られていた。この交渉は、
1 9 8 2 年 6 月に開始され、翌年3月に合意が成立した。日英チームは分割されて、日本の担当部位のシェアーは 5 0 %から 1 9 . 9 %に激減

図9.9 新聞記事（1）（11）「英、米メーカーが対立」日刊工業新聞（1988.1.12）

してしまった。

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

413

◦Approach/Strategy◦Compliance/Production Program◦Open Issueというセクションで簡潔に纏められている。なかでも、Approach/Strategy の項では、4 つのリスク・レベルに対しての記述になっており、各国が担当する部分のリスク・レベルの段階的な低減スケジュールが示されている。この報告書をスタート・ラインとして、
それから約 1 年余りの死闘が始まったわけであるが、その中身は別の機会に譲るとして、5 カ国 7 社が短期
図9.10 新聞記事（2）（12）「V2500 92台キャンセル」日経産業新聞（1988.2.9）

間にベストと思われる解決策を纏められたことは素晴らしい危機管理能力と云える。
Tom Harper氏がいつも口にする言葉は「a Single

特に、全日空での失注は日本チームにとっても大いCompany Policy」であった。開発が旨く進まなかっに痛手であった。そもそもの日本チームに参加が呼びた時や、不具合をどう直すかなどを議論する会議ではかけられた主要理由の一つが、このマーケットを狙っ「ビジネスの連中は、誰の責任だ、追加の資金はどこたものだったからである。しかし、この状態を救っが持つか、などといっているが、我々設計技術者は一たのが、P&W社の危機管理体制だった。その手法はつの会社、一つの家族の精神で乗り切ろう」というも別途述べるが、リーダーの「Single Company Policy」のだ。これを言い出したのは米国人で、ピュリタニズ

のもと、特に日本チームがRR担当の高圧圧縮機の仕ムが健在なりと感じた。多国間の共同開発事業の成功

事の一部を日本担当部位の低圧圧縮機に取り込むといの一つの秘訣だった。

う、大変更を可能にして一気に型式承認への道が開けた。その様子を、当時の新聞記事で示す。

このような、危機管理システムの伝承も、技術の系統化の中での重要な一項目なのだが、P&Wの優れたところは、技術者チームとしての系統化だった。すな
わち、あるプロジェクトから約 2 0 0 人の技術チームを一括して問題解決に当たらせたことだった。このために、新チームは、あらゆる問題をチーム内で解決する能力を有していたわけである。「人材が唯一の財産」という発言はよく聞かれるが、複雑化した技術の真の系統化のためには、ヒトや資料ではなく、「集団としての人材」が必須であることは、危機状態の中でのみ知ることができる。そして、無事予定通りに型式証明をとることができた。その時の写真を示す。

図9.11 新聞記事（3）（13）「全日空の不採用に衝撃」日経産業新聞（1988.12.1）（1）危機管理の方法と技術系統化の関係
内容と経緯を理解いただくために、当時の筆者の記録を、そのままの形で示すことにする。
1 9 8 7 年 3 月 2 7 日に責任者のTom J Harper氏が纏めた「V 2 5 0 0 RECOVERY」というたった 2 0 枚の報告書がある。
◦Current Status◦Configuration Review◦Development/Certification Program

414

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March

図9.12 型式証明の会合に参加したメンバー（後列で型式証明書を持っているのが筆者）

国際エンジン開発から得られた教訓（その5）P&W社のよる危機管理方法
そのことは、1987年の初頭に突然起こった。10年近く苦労を重ねた開発エンジンの型式承認の大ピンチである。RR社の技術陣は匙を投げてP&W社に下駄を預けてしまった。この時P&W社がどのような危機管理を行ったかは、永遠の教訓になる。それはたった4週間で問題にケリをつけた見事な危機管理体制とDecision Makingであった。そして私は、日本チームのChief Designerとして最も大きな影響を受ける部分の設計責任を負うことになったのだが、概略はこのようであった。
危機管理非常体制下の活動は1週間単位で4つに分けられた。つまり、アサインされた責任者が分析をして具体案を決め、会社のトップがそれを理解して決断を下すというサイクルが、1週間単位で4回繰り返され、見事に危機脱出計画が纏まったということである。
第1週は、危機管理宣言と指導者の任命に始まり、Current Status Investigationが綿密かつ公平に行われた。そして週末には、Approach & Strategy の明示と共に Recovery Mission の合意と決定を行った。
第2週は、Problem Item Definition と Risk Level Allocation である。会社は直ちに解析作業に必要な人材の提供を行った。そして週末には会社TOPに対して項目別の Risk Level の報告が行われた。
第3週は、Goal とそこへ至る Mile Stone の設定である。そしてそれに添った Program の立案と必要なResource (Cost & Man Power) の算出が行われた。週末にTOPに対して、Program/Resource の報告が行われ、それに対してTOPは直ちにProgram の承認と Resource の確保を行った。
第4週は、新たに補強された実働メンバーにより、誰が何をどのように何時までに実行するかの計画とOpen Issue の確認が行われた。そして、全パーティーがそれに添っての活動を全速力で開始した。

V 2 5 0 0 は、その後は順調な道を辿り 2 0 1 9 年に予備る主軸の曲がりなのだが、このために、エンジン始動

エンジンを除く、全ての受注エンジンの生産を終えた。

後に 3 分間のアイドル運転が必要との運用制限が付け

総生産台数は約 7500台となり、当初の採算計画にあっられた。その後生産されたエンジンは、ハード、ソフ

た 3 0 0 0 台をはるかに超えた成功例となり、日本の重ト双方に変更が加えられた。V 2 5 0 0 でも経験済だっ工 3 社の収益性の向上に、大いに役立つことになった

たのだが、技術の伝承が活かされなかった残念な事例

ことは、先に述べた。

であった。（註 2）

V 2 5 0 0 が代替わりの時期を迎え、2 010年 12月、エアバスA 320 neoのエンジンとしてPW1100G-JMが選（2）エンジン全体図の CAD データ作成と国際間の定された。P&Wは共同開発したV 2 5 0 0 の後継エンジ

データ交換

ンという位置付けもあり、JAECとMTUに開発事業へ

1 9 8 0 年 代 前 半 に は 2 次 元CADが よ う や く 実 用 性の参画を打診し、2011年9月に共同事業調書が調印さを帯び、また日英間ではテレタイプによる電送かられた。シェアーはP&Wが59 %、JAECが2 3%、MTU

ファックスによるデータ交換が可能になった時期でが18%である。しかし、共同開発を示す「V」の文字あった。幸い、日本側とRRはCADもファックスも同は使われず、エンジン名称はPW1100Gとなった。

じ規格を採用しており、データ伝送により部分計画図

このエンジンの開発と量産は、過去の共同作業の実をエンジン全体図に取り込むことが容易に行われる績から比較的順調に進んだ。しかし、そこには設計にことになった。これらの作業は、全て日本側主導で行関する基本的な問題が潜んでいた。原因は主軸の両端われたが、この結果、エンジン全体図の改定が、従来の温度差により、熱変形が不均一となったためであっ

全くの手作業で行われていた期間の平均 8 0 時間から、た。これにより主軸に湾曲が生じて大きな振動を起こ

順次 1 時間まで短縮され、設計の効率が飛躍的に向上

し、圧縮機翼の先端がケーシングと接触してしまった

（14）
した。

のである。いわゆるボウドローター（Bowed Rotor）

さらに、この国際共同開発における複雑な機械設計問題で、この現象は、特殊な運航スケジュールの中でにおけるCADデータの交換プロセスは、当時の国内しか現れない現象で、設計者泣かせの伝統的な問題での設計と情報処理学会から注目されて、国内の各所であった。理由はエンジン停止時の非対称冷却に起因すの講演が行われた。（15）、（16）（17）

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

415

9.2.5

GE との共同開発プロジェクトない。その前に発注契約が必要だが、その際には金型

V 2 5 0 0 プロジェクトが危機を脱し、型式承認のたを含む初期の費用をどのように量産価格に転嫁するかめの試験用エンジンの製造が急ピッチで進み、受注もが、大きな問題となる。同一工場内に精密鋳造工場を回復傾向になり、あとは正確に日程を消化する段階に持つIHIはその問題を瞬時に解決することができた。

達した時に、
GEから思わぬ提案が舞い込んだ。それは、さらに、設計技術者と鋳造担当者の事務所は 1 0 0

開発途中のGE 9 0 という、世界最大のエンジン開発へ

メートルほどしか離れておらず、図面の受け渡しと、の参加の打診であった。その事情は、前章で述べたの補足事項の伝達は、分単位で行うことができた。つまで省略する。

り、翼型の設計中には、金型の手配が終わり、粗加

その時点で、エンジン設計は既に詳細設計の段階に工が済んでいたというわけである。GEとの契約後に、あり、MTUの担当であった低圧タービン部は設計が初めて実働部隊がIHIを訪問した。その席には、鋳物終了していた。しかし、MTUは設計図をGEに渡さな工場から、出来たての翼が一枚持ち込まれた。GEのかったので、日本側が急遽一から設計をすることに担当者の驚いた顔は、いまでも忘れられない。

なってしまった。しかし、このことは設計技術者にこの件によらず、低圧タービンの翼の設計変更は、

とっては幸運であった。それは、IHIがタービン翼の新型エンジンでは通常のものになっている。一般に試精密鋳造技術を設計と同じ工場内に有していたからで

験用のエンジンの試運転では、圧縮機とタービンのある。つまり、ここでも技術の系統化が大いに役立つ

マッチングが完ぺきなことは珍しく、全体性能の微調ことになった。

整が行われる。その際に、圧縮機と高圧系の変更は困

私は、直ちにこのプロジェクトのChief Engineerを難であり、低圧タービンの翼の設定を変更することで、兼務することになり、GEとV 2 5 0 0 を設計中のP&W

対処することが多い。IHIはこの時の経験により、低の間を行ったり来たりの生活が始まった。当時の日圧タービン部については、世界最速レベルの設計と製

本側では、このようにライバル会社間の行き来を問造の能力を証明することになった。この技術は現在ま題視する傾向が見られたが、当のGEもP&Wも一向にで続き、更に低圧タービンとボルト結合される低圧系

気にすることはなかった。GEは、この時すでにRRかのロングシャフトまで及び、現在では世界の 6 0 %以

らV 2 5 0 0 を担当していた数人を引き抜いていたのだ。

上のシェアーを確保するに至った。

このような戦略的な寛容度が、エンジン技術の系統化にとって大切なことを、熟知していたのだと思わ（2）設計マニュアルの功罪、マニュアル第３世代問題

れる。RRのエンジニアに事情を聴くと、「数年後には、GE 9 0 エンジンは、現在は次世代型に更新されていまたRRに戻るつもりだ」と平気で答えた。ここでも、るが、当時から世界最大のジェットエンジンで、それ技術の伝承が個人レベルで行われていたことが示さは従来 4 発だったジャンボ機を、運航コストを削減すれた。

るために双発で飛ばすことを目的としたためだった。
当然世界最大の直径のファンを有し、ケーシングを始めとする鍛造構造物も大型になる。そこでの基本的な問題は、推力重量比であった。
一般に重量は体積すなわちサイズの 3 乗に比例す
るし、推力は面積すなわち 2 乗に比例する。従って、
GE 9 0 の推重比を従来型と同等にするのは基本的に困難なのだが、GEは世界最大の推重比の実現をこのエンジンのセールスポイントにしてしまった。当時のGEは、有名なジャック・ウエルチにより色々な改革
図9.13 GE90エンジンの断面図が進行中であったが、設計については従来からの設計マニュアルが金科玉条であった。このために、厳格な設計審査が各段階で行われ、日程管理も別部隊が詳細（1）精密鋳造翼の短期間での完成

416に行っていた。

タービン翼の素材になる精密鋳造翼の製造には、通しかし、詳細設計が終了した時点で、あらゆる軽量

常は約 1 年間を要する。最初は、金型用の金属塊の手化設計をしても、総重量が大幅にオーバーすることが配から始まるのだが、これは図面が無いと始められ明確になってしまった。GEの設計担当者は、いずれ

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March

もマニュアル第 3 世代（これは私の命名）で、先輩の考慮すべきであり、この 3 社では事実そのように運用先輩が定めた設計マニュアルの基本条項を変更するこされていた。

とは禁句であった。つまり、マニュアルを作った時のGE 9 0 プロジェクトが開始された時期は、まさにノウハウの詳細が完全には伝わっておらず、安易な改スピードが最優先の時代だった。そのために、GEは定は直ちには不可能な状態だった。

極端なプロジェクト組織を採用した。それは、COE

一方で、この時の日本側のメンバーの大勢は、大学（Center of Excellence）と呼ばれ、財務や経理などを院の修士と博士課程を終えた直後の者も多く、破壊力含むすべてのメンバーにマネージャークラスを指名し学と構造力学の最新の学説の採用をGE側に強く迫って、そのプロジェクト組織内で、進行に係わるすべてた。結局、GE側はその一部を認めて、構造部の軽量化の最終決定が行われるべく権限が委譲された組織とを進めることになったが、それでも問題は解決しなかっなっていた。従って、全ての決定は親組織に持ち帰るた。そこで、低圧タービン翼にチタンアルミニウムとことなく、会合の場で最終決定を行うことができる体

いう金属間化合物を世界で初めて採用することにした。

制であった。しかし、このような組織を長期間続ける

この金属の組成については、IHIとGEの各々が独自のことは、技術の伝承や系統化のためにはマイナスとな

特許を取得しており、どちらのものを採用するかで、る要素を含んでおり、この組織は量産開始後に解消さ熾烈な議論が交わされた。このことからも多くの教訓れた。一方で、工場側にとっては、量産をより効率的を得たが、本報告では割愛する。技術の系統化には、に行うためにCOE型組織は有効であり、以降も継続

常に異文化の新しい血が必要であり、そのことを常にされることになった。

許容する風土を保つことも、重要な要素と考える。
（4）最新の破壊力学の応用（3）COE（Center of Excellence）という組織運営法

エンジンの回転部の寿命の多くは、低サイクル疲労

開発設計組織には大別して 2 つのタイプがある。プ

強度で決定される。多くの機械との違いは、最高出力

ロジェクト形式とマトリックス形式である。航空機用での運転時間が極端に短く、長時間のフライト中は低エンジン業界での世界を代表する会社である米国のい回転数で回っている。しかも、高空では作動温度もGE、P&W、英国のRRの開発設計組織には、それぞれ低くなり、最高温度部でもクリープ変形を考慮するこに顕著な特徴がある。この設計組織のあり方の第一は、とはない。

組織の形式が社会経済環境に大きく影響を受けると考部品の多くは鍛造品か鋳造品であり、微細な内部欠えるべきということである。即ち、プロジェクト形式

陥は必ず存在する。素材はインゴット段階からトリプの組織は、プロジェクト毎に設計を含む必要な人材をルメルト（溶解作業を３回繰り返して、不純物を取り囲い込むもので、業務スピードが勝る。一方マトリッ除く）など、最高の品質確保の工程が決められており、クス形式の組織は、複数のプロジェクトの設計をMain

実物の破壊検査（予め、試験片を切り出す部位と方向

Design Office（所謂、設計の大部屋）が一手に引き受も設計で規定する）も加工工程中に何度も行われる。

けるもので、高度な設計と人材育成に適する。これら

そこで、寿命計算は残存の可能性の残る最大サイズ

は長短があるために、景気の循環に合わせて、景気上の欠陥が、低サイクル荷重（一般には、一フライト当

昇時には前者を、景気後退時には後者を選択することたり二回）により、どのように進展するかの解析を行が好ましい。即ち、設計組織の形態は、景気循環の法

い、欠陥が破断サイズにまで成長するサイクル数を算則にしたがって周期的に変わるべきものである。

定することになる。この過程では、全ての数値につい

最近の世界情勢から見れば、プロジェクト形式を連続的に繰り返さざるを得ない状況にあるといえる。航て確率分布が適用され、部品の重要度に応じて、マイナス３シグマや４シグマの値が適用される。

空機用エンジン産業は、国家の安全保障上から、軍用

このような状況の中では、高度な専門知識が必要で機用エンジンの製造とメインテナンスを完全に遂行であることは明確なのだが、欧米のエンジンメーカーできる機能が自国内に必要であるが、民間航空機用エンは博士課程を修了した直後の人材が入社することは、ジンの製造会社は世界で数社あれば十分といわれてい皆無であった。一方で、日本の重工３社は、継続的にる。ここで、前者（プロジェクト形式）の機能を維持

人材の確保を行っており、最新の学説を適用することするための技術者の育成と技術力の維持は、後者（マができる。しかも、エンジン開発の場では、その計算

トリックス形式）抜きには考えられず、設計組織のあ

値の正統性を、多くのオーバーホールデータで確認す

り方は、このような観点から周期的に変化することをることが容易に可能な状態が保たれている。

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

417

このような能力は、新型のエンジン開発には強力なCertification）の変更は大変な困難と費用を伴うので、武器なのだが、しかし、優秀な技術力が確保されていその後の設計変更や工程変更が不必要になるように初ても、世界中の民間エンジンのマーケットが、どのよ号機の初回運転から完璧な品質・信頼性・安全性が要

うな方向にどのような速度で変化しているかの精密な求される。そこで採用されたのが、QRD（質安定設計法）

情報が無ければ、新たなプロジェクトを起こすことはと名付けられた手法であった。さらに、この設計手法できない。日本では、
その面での系統化された技術が、を量産初号機から適用して良品を製造し続けるために

過去も現在も存在しない。

考案されたのが、初期品質安定設計法（E-QAD;Early（5）VA（価値解析）技術の伝承作業を主とするQRDについて説明をする。

Quality Assured Design）であるが、本報告では設計
VA（Value Analysis）・VE（Value Engineering）
技術は 1 9 4 6 年にGEのマイルズによって考案された。
その後は、多くの米国自動車メーカーで採用されたが、日本での発展が著しかった。1 9 8 0 年代には、その技術を応用した原価企画システムがトヨタを中心として発達し、日本の製造業の強みの一つに発展した。そして、エンジン設計上の重要なツールとなり、現在も続けられている。
元祖VE技術のGEとの共同開発は、この面でも大きく進歩することができた。当時のGEでは、VEから発達したシックス・シグマが盛んに行われており、その指導員であるブラックベルトや、その上の地域ディレ
クターとの直接対話を通じて、多くの手法を取得することができた。もっとも重要視されたのが、発想法で図9.14

初期品質安定設計法（E-QAD）の成立過程（18）あった。例えば、部屋にかかっているカレンダーの図

図 9 . 1 4 にE-QADの 成 立 過 程 を 示 す。1 9 8 5 年 の柄から何が発想できるかといったことを、短時間で出ETOPSの制定に合わせて、設計と製造過程の信頼性

し合うグループ研修などが代表的だった。

を従来以上に高めることが要求された。それまでの国

また、長期安定購買のなかで、サプライヤーとのウ際共同開発のなかで、個々の部品の設計の高度化（軽インウインの関係を保つための契約の進め方について

量化、限界設計など）が進み、気がついてみると多く

も、VJP（Value Justified Procurement）という企業の重要部品で工程能力を超える寸法公差を設計上要求

間VEを独自手法に発展させた方法論を学び、エンジ

せざるを得ない事例が多発する状態に至った。そこで、ンの素材調達にはおおいに役立った。詳細については

統計的な工程能力を採用する手法を用いて、不良品が割愛するが、このように、民間用エンジン開発の分野

頻発することを防いだ。また、現場の技量が様々な工では、国際間でのヒトからヒトへの伝達により、技術

夫で良品を製造し続けた。この期間に多用されたのが、の系統化が保たれる要素が多分に存在する。

タグチメソッドのパラメータ設計であった。また、寸こ れ ら の 諸 問 題 を 克 服 して、 エ ン ジ ン は 無 事

法公差については、タグチメソッドの許容差設計法を

Boeing 777に搭載されて、運行は予定通りに始められた。

用いて、機能の特性が公差に対して鈍感な寸法から順に、公差を緩めるなどの作業を行い、設計と製造の品

9.2.6 QRD
（質安定設計法、Quality Robust Design）
航空機用エンジンでは、新機種の開発がほぼ 5 年に 1418

質を高度に保つことに成功した。この間の作業は経験による暗黙知的な要素に頼っていた。

回、派生型開発が 2 〜 3 年に 1 回行われる。これは典型

しかし、時代が進み 1 9 9 0 年代後半に入ると、俄か的な研究開発型業種であり、世界市場での競争を勝ちに設計と工場の双方での技能伝承問題が起こり、他方抜くためには常に技術の差別化が要求される。また開で生産量が増大し、過去の経験だけでは補えない状況

発期間の短縮とコスト削減は永遠の課題になっていが発生した。このようなときに多くの不適合の原因はる。一方、型式証明を得て飛び始めると 4 0 年間は飛び「現場のヒューマンエラー」というカテゴリーにされつづけることになる。しかも、一旦承認された設計てしまう。しかし、原因を遡れば工程能力を超えた要（TC;Type Certification） と 製 造 方 法（PC ;Product

求である場合が大多数を占めるこということを容易に

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. Marchト的な要素も加えたシステムをQRDと称することに知ることができた。
そこで、設計と加工の双方の「業務の質」を徹底し

（18）
なった。

て改善をする必要性が生じた。機能設計、工程設計、
治工具設計の全てで、製品の機能上と製造上の双方で（1）SQC（統計的品質管理、Statistical Qualityのロバスト性を従来に増して確保することである。

Control）による過去の製造経験の取得

QRDは

このような状況下で航空機用エンジンのSQCのひとつとして、従来エンジン製造で使われ開発設計に長年にわたり従事した結果に到達した設計ているSPC（Statistical Process Control；統計的工程法であり、通常の設計論のみならずそれを実行する管理）がある。これは工程能力として要求される公差上でのマネジメント的要素を含む設計プロセスであに対する加工能力のレベルを統計的に評価した指標る。そこで、当時品質保証部長だった私は、Quality

により管理する手法である。管理指標値としてはCpk

Controlを敢えて品質管理とは云わずに、業質管理と値（ Statistical Value for Process Capabilityまたは、呼ぶことにして、従来の暗黙知を形式知化すること

Manufacturing Process Capability Index ）を用いて、に 努 め た。 そ こ で 開 発 さ れ た の が、QRD（Quality

通常Cpk値が 1 . 3 3 以上であれば不適合の発生が偶発

Robust Design、質安定設計法）であった。

的であり量産品の加工が安定している加工能力レベル

QRDの フ ロ ー は、 ま ず 開 発 の 初 期 設 計 の 段 階 でを示す。最終検査の信頼度を３σと仮定しても工程能

QFD（ Quality Function Deployment; 品質機能展開）

力が４σであれば、製品の信頼度は３プラス４シグマ

を用いて市場における製品の信頼性に影響を与える代（数値としては、いわゆるシックス・シグマよりは二用特性を特定し、客先品質と製造上重大な影響がある

桁高い信頼度）となる訳である。すなわち、と考えられる項目（代用特性）を抽出し、それらを図面上に記号を付けて明示することから始まる。そして、特定された代用特性に対して設計と製造の両面にSQC（統計的品質管理）とタグチメソッドを適用する。
この一連の作業により、機能設計と製造品質の両面でのロバストネスが最大限に確保されることになる。

工程能力の信頼度を４σとすると、不適合品の発生頻度は0 . 0 3 1 7 x 1 0-3

検査の信頼度を３σとすると、不適合品の検査をス
ルーする確率は 1 . 3 5 0 x 1 0 - 3
であり、３σプラス４σとは、1 . 3 5 0 x 0 . 0 3 1 7 x
1 0-6 = 0 . 0 4 2 8 x 1 0-6

この設計プロセスの実現のためには、技術者組織、品質管理の業務プロセス、設計によるリーダーシップとなり、一般的に述べられているシックス・シグマは、百万回あたり 3 . 4 回である
ので、約二桁高い信頼性となる。

の 3 つの側面からのマネジメント的な方策が合わせて

航空エンジンの重要部品は、ディスク・シャフト・必要である。そこで、一連のプロセスとマネジメン

動翼などの回転部品やフレーム・ケーシング・静翼な

図9.15

QRDのフロー（18）民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

419

どの静止部品に大別されるが、いずれも機種によら性が証明されると、技術面への投資は一気にジェットずに材料や加工方法が共通の場合が圧倒的に多い。

エンジンに傾いた。そのことは現在も続いているのだ

従って、要求される寸法公差と加工方法・加工機械がが、それは新機種に対する投資額の違いにより知るこ

共通の場合が多くある。このことは、工程能力のデーとができる。

タベースがあれば、過去の実績を元に新機種部品に対する加工能力値を容易に推定できることを示す。

産業用ガスタービンは個別受注で個別設計が伴う。
一方でジェットエンジンは、成功すれば数千台の量産品になる。また、新機種の開発期間は長く、必然的に（2）タグチメソッドによるロバスト設計の推進

長期的な研究投資を伴う。圧縮機やタービンの性能向

QRDで特定された重要代用特性（寸法だけではな

上や、燃焼器と高温部分の高温化、更には種々の公害

く、材料の熱処理、表面粗さなども含む）は、設計上対策もその中で行われ、その多くが産業用のガスター

も加工上も最大限のロバスト性を持つことが望ましビンに転用されていく。そのために、世界的に産業用い。即ち、どのような特性であっても、製造上のばら

ガスタービンの最先端技術を競う企業は、ジェットエ

つきが使用品質に影響する度合いの小さいことが求め

ンジンの研究開発を並行して行う場合が多い。

られる。このために最も有効な手段が、タグチメソッ
ドによる「パラメータ設計」である。

産業用ガスタービンの場合、圧縮機については航空機に必須の急加減速や、急旋回時に発生する空気流入

この過程を経た後に加工性の検討を行うが、過去の口における不均一性は、地上定置なので必要がなく、Cp値のデータベースに照らして明らかに工程能力がもっぱら燃焼器とタービンを始めとする高温部分の技

不足すると判断された場合には設計者自らが判断して術が継承される。その場合、航空機が最大出力を必要

再度設計に戻り、
タグチメソッドによる「公差設計（許とするのは、離陸時の数十秒だが、地上用では連続運容差設計）」を行う。この手順により、近接する他の転になる。そこで、地上用では航空機用の最先端技術

寸法や寸法公差との相互影響度を調べて、特定の寸法から、タービン入り口温度が約 1 0 0℃下げた定格が選公差を緩和することが出来る。
この手法の採用により、ばれるようである。

主軸のスプラインやタービン・ディスクの寿命を大幅

このような歴史的な流れを、日本特有の事情に当てに伸ばすことができた。また、ファンブレードの振動嵌めると、FJR 7 1 0 プロジェクト（1 9 7 1 年開始）を特性と空力特性の双方を同時に最適化することが可能

境に明確に分かれることになる。そこで、この歴史をになった。

二つの期間に分けて示す。

このような経験から、IHIではタグチメソッドと
SQCを 併 用 し た 推 進 法 と し て、
「ASQC（Aero9.3.1

産業用から航空用への技術の移転

Statistical Quality Control）と称する設計法を確立し（FJR710以前）
工業的にみて実用的な熱機関は、1 7 7 6 年のジェー

た。

（19）

ムス ･ ワット（James Watt）による蒸気機関に始まる。

9.3 産業用ガスタービンとの関係

バーバー（John Barber）によって考案された。しかし、高空を高速で飛翔し続けるためには、ジェットエン

ホイットル（Frank Whittle）による特許で示された

ジンが最適であることは、その科学的な原理（空気がのは 1 9 2 9 年であった。そして、1 0 年後の 1 9 3 9 年に希薄な航空でも出力の確保が可能、軽量かつ小さな断世界初のジェット機が飛ぶことになった。

それを応用したジェットエンジンの原理がフランク・

面積で高出力が可能など）により、かなり以前から明ワットは、当時すでに完成していた蒸気機関の出力、確にわかっていた。しかし、ホイットルの例に示され効率を著しく高めて実用的な機関を完成した。つまるように、その実現性は危ぶまれて、初期においてはり、それ以前にも蒸気動力を利用する機関は色々あっ

航空機用エンジンへの投資は、レシプロエンジンが主たが、ワットが工業的な利用を経済的に成立するだけ

流になっていた。その間にガスタービンは発電機をはの効率を得ることに成功したことになる。

じめとして、産業用として発展を続けた。従って、こ

一方で、ガスタービンの実用化には百年以上の長期の期間は産業用のガスタービンの技術から多くを受け間を要した。ようやく、1 9 0 3 年にエギディアス・エ

とった。

リングが入力よりも 1 1 馬力だけ出力が大きい世界初

しかし、第 2 次世界大戦の後期にジェット機の実用

420

ガスタービンは、その 1 5 年後の 1 7 9 1 年にジョン ･

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. Marchのガスタービンを完成させた。その間に、蒸気タービ

ンは 1 8 8 9 年に発電用に実用化し、さらに 1 8 9 4 年か

界的な脱炭素の運動により、とくに発電用のガスター

らは舶用原動機として広く利用され始めていた。

ビン研究への新規投資は縮小されてゆくものと考えら

つまり、ホイットルがジェットエンジンの特許を発れる。

表した時点では、ターボ機械としての技術はおおむね

ガスタービンのもう一つの特徴は、低圧連続燃焼の完成しており、残された課題は高温の燃焼ガスに耐えために、色々な燃料が使用可能なことにある。ジェッるタービン翼とその支持構造が主であった。そのため

トエンジンは、1 9 8 0 年代に水素燃料、2 0 0 0 年代にはに、ジェット機による実用化は、その後、僅か 1 0 年

バイオ燃料への転換の実証試験を終えており、脱炭素で達成することができた。

運動への対応は、自動車とは異なったものになってゆ

日本においては、終戦後の 7 年間の空白の間も産業用と舶用のタービンの研究と実用化は進められておくと考えられる。従って、航空用から産業用への技術の移転は、今後も当分の間続くと考える。

り、その技術のお蔭で、初期の自衛隊用の練習機エン
ジンと航空技術研究所での垂直離着機用のジェットエ（註 1）従来の日本企業は、特にコモディティー分野

ンジンの開発は、比較的順調に進めることができたとにおいては A+B パターンが多かった。それは、考える。さらに、FJR 7 1 0 プロジェクトも、それらの経済の拡大基調の中で国内市場が十分な大きさで技術の蓄積で、大成功を収めることができた。

あったからである。その結果、「ガラケー」の言
葉に示されるように、個々の商品がガラパコス化

9.3.2

航空用から産業用への技術の移転していった。そこで、グローバル経済時代を迎え（FJR710以降）て、多くの家電などは、海外市場で、中国や韓国

FJR 7 1 0 プロジェクトの成功につづく日英共同開発

製品に後れをとることになった。現在は、多くのとそれを引き継いだV 2 5 0 0 プロジェクトは、状況をコモディティー商品であっても、A+C パターン、

一変させることになった。将来の世界的マーケットのまたは当初から C パターンを行う企業が成長し航空機の拡大予想は、民間機用ジェットエンジンへのている。

投資を急激に増加させることになった。特に、全世界（註 2）この間に、筆者は民間エンジンから自衛隊的なタービン入り口温度の高温化競争では、日・米・用エンジンの技術担当に移り、全く同じ現象を

英が主要大学を巻き込んでの研究を進めた。

P&W 設計のエンジンで経験することになった。

この間のタービン入り口温度の上昇の歴史を図9.20に示す。産業用の上昇傾向が、航空用を追っているこ

しかし、当時の P&W の担当者は、この事象に関する知識を全く持っていなかった。

とが明確に表されている。
参考・引用文献;（1）前間孝則「ジェットエンジンに取り憑かれた男」
講談社（1989）（2）芹沢良夫「変転の日々に生きて」日本機械学会誌
87-793（1984）（3）広木、勝又、山口 ;「空冷タービン翼の研究」石
川島播磨技報、第 13 巻、第 6 号（1973）（4）広木、勝又 ;「空冷タービン翼設計上の諸問題」
日本ガスタービン会議講演論文集 74-6（1974）（5）勝又一郎「航空用ガスタービンの冷却翼について」
日本機械学会誌

第 78 巻第 678 号（1975）（6）Hiroki, Katsumata“Design And Experimental
Studies of Turbine Cooling”ASME 74-GT-30
図9.16 タービン入り口温度の上昇の歴史（20）（1974）（7）I.Katsumata“Effects of Mach Number on

しかし、この高温化競争も、航空機用では 2 0 0 0 年

Cooling effectiveness of Film Cooled Turbine

代に入ってほぼ限界を迎えることになった。また、世Blade and Vane”Film Cooling Work Shop, Univ.

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

421

標準化の動向と将来展望」日本設計製図学会、日of Minnesota, May8, 1975
（8） 真 家、 勝 又「 冷 却 タ ー ビ ン 翼 の 熱 疲 労 に 関 す
る 研 究（ 第 1 報 ）」日本機械学会講演論文集

械学会他 4 学会協賛、日経小ホール（1988）（16）勝又一郎「航空機エンジンの五か国共同開発におNo.770-4（1977）（9）Maya, Katsumata「A Study of Thermal Fatigue
Life Prediction of Air-Cooled Turbine Blade」

ける CAD データ交換」日本機械学会講習会教材
No.890-33（1989）（17）
勝 又 一 郎「 航 空 機 エ ン ジ ン の 国 際 共 同 開 発 とASME 78-GT-63（1978）（10）Morimatsu, Hirata, Katsumata「Near-HoleRegion Heat Transfer in Full-Coverage Film
Cooling」1977 Tokyo Joint GAs Turbine

CAD デ ー タ 交 換 」 日 本 機 械 学 会 誌 Vol.94,
No.868 pp.236-242（1991）（18）勝又一郎「初期品質安定設計法の提案と評価」博
士論文（東京大学）（2009）

Congress, ASME Paper No.02（1977）（11）「英、
米メーカーが対立」日刊工業新聞（1988.1.12）（19）
勝又一郎、藤本良一「2 本柱での研究が活きた（12）「V2500 92 台キャンセル」日経産業新聞（1988.2.9）

ASQC」クオリティマネジメント（13）「全日空の不採用に衝撃」日経産業新聞（1988.12.1）

日科技連（1998）（14）勝 又、 他 4 名「 航 空 機 用 エ ン ジ ン
CAD“CADEGA”の開発」石川島播磨技報
26 巻

第る CAD 利用とデータ交換」セミナ「CAD/CAM

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.58, No.8、（20）
佐々木誠「航空宇宙技術研究所における FJR710
エンジンの研究開発と STOL 実験機での搭載運用」日本ガスタービン学会誌、Vol.44 No.6, p.451

第 2 号（1986）（15）
勝又一郎「航空機エンジン五か国共同開発におけ

422

本コンピュータ・グラフィック協会共催、日本機

Vol.30 2021. March（2016）

10 系統化調査のまとめと考察
日本の民間航空機用エンジンビジネスは、終戦直時に途切れてしまったことになる。

後の 7 年間の空白により、欧米に大きく後れをとって「はじめに」に書いたように、世界的に見れば民間しまった。その遅れを一気に取り戻そうとしたのが、機用のジェットエンジンに関する技術は、強力な国際

1 9 7 1 年に始まった通産省のFJR 7 1 0 大型プロジェク

協力の継続により長足の進歩を続けていると云えよトだった。その時期、大戦中にジェットエンジンの開う。それは、同じエネルギーシステムである原発技術発に従事した経験のある技術者は、それぞれの会社のの系統化と比べると、半世紀の間に安全性、信頼性、幹部としてプロジェクトの主導にあたった。また、当コストエンジニアリングの面から見た妥当性などの面

時は日本の大学での航空関係学科の人気が高く（例えで、大きな差となって現れている。筆者は、その原因ば、東大航空学科は理科一類からの進学者の中での最については、様々な領域にわたって国際機関による強高得点圏だった）若手の技術者の能力は高かった。一

固な規制と緩和の繰り返しが、強制力をともなって行方、この職業への欧米での人気は低く、有名大学からわれたことであると述べた。（7 . 2 項）の就職者は理系、文系とも皆無であった。
（註 1）

しかし、翻って日本での系統化を見ると、それは明

この大型プロジェクトは、全ての費用が当時の通産

らかに、系統化が継続されているものと、途中で途切省からの補助金で賄われていた。なぜならば、民間航れたものに分けることができる。本報告としては、後空機用エンジンの市場は、将来にわたって大幅に伸び者に重きを置いて「まとめ」を記す。

ることが予想されており、精密機械工業の製造技術は日本の伝統的な得意技であり、さらに多種多様な金属
材料と加工法を用いるために、多くの製造業への波及効果が期待されたため、この分野を産業として育てる
ことは、当時としては国家の急務であった。

10.1 50年間の歩み
ジェットエンジンは代表的な精密機械であり、そのそのような条件のもと、このプロジェクトは全て当基礎的な工学分野は熱力学と流体力学である。また、初計画目標を達成して、1 9 7 9 年に終了を待たずに日技術の進歩には、新材料の開発が必須の条件になって

英共同開発が始まった。この時、日英は将来を見越しいる。このいずれもが、世界の中で日本が突出した知て折半で新会社を設立（RRJAELという名称）し、将識と経験を持っている。

来の中型エンジンの新規開発も、同じ組織で行う契約

それでは、なぜ 1 9 7 0 年代にオール日本で育まれたを交わした。もし、この状態がその後の 4 0 年間続け夢が果たされなかったのであろうか。主な理由は二つられていれば、その間の新機種は日英ブランドになり、ある。一つは継続的なマーケティング網の不在で、も契約期間の切れた今日、日の丸エンジンが立ち上がっ

う一つは政府の補助金に頼る体制であった。じつは、ている可能性が高かった。

ホンダジェットには、この二つの問題が無かった。欧しかし、日英プロジェクト開始から 3 0 年間が経っ

米に張り巡らされたサービス網からは、十分な情報がた記念式典での当時の通産省幹部の挨拶は、『高度成得られたであろうし、常に独自の判断で研究と開発を

長時代は、常に米国との通商交渉に明け暮れた。繊維進め、さらに最適な時期での海外との完全な形での連問題、鉄鋼問題、自動車問題、家電問題などが連続し携を可能にした。

て発生した。一つ解決した時のセリフは、「次は、何が問題となるか」だったが、ついにジェットエンジン

甚だ独断的な判断で申し訳ないのですが、このような基本認識のもとに、5 0 年間の歩みを考えてみる。

は話題にはならなかった。
』でした。その間に、常に携わっていた一人としては、何の言葉も出なかった。

10.1.1日の丸エンジンへの夢

貿易摩擦どころか、民間航空機の世界では、まだ世界

日本のエンジンメーカーは、長い間防衛庁需要に頼中に一つの日の丸エンジンも存在しないからである。

り切っていた。それは、練習機用エンジンの開発と、つまり、新機種エンジンの開発を計画するための市戦闘機用エンジンのライセンス生産だった。この分野

場調査と、それと並行して行われる構想・基本設計に

では、まさに先に挙げた体質の中で育たざるを得な

関する一連のプロセスの技術の系統化が、日英二国間かった。

だけのRJ 5 0 0 エンジンからV 2 5 0 0 エンジンへの移行

防衛庁向けエンジンと民間航空機用エンジンは、全民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

423

く異なる製品である。先ずは、製造認可のための法律

そのようなデリバティブ・エンジンの開発が、いかにもスペックも全く異なる。それゆえ、私は今回のテー

容易に（つまり安価で）実現できるかも示さなければマを、敢えて航空機用エンジンとはせずに、民間航空ならない。
このことについては、次の節で具体例を示す。

機用とした。民間の場合には、初めからのグローバル

また、エンジンの試験運転中には様々な問題が発生商品である。開発プロジェクトのスタート以前から、する。中には、耐久性に致命的なものもある。勿論、世界中のエアラインを相手に価格交渉をして、ほぼ互直ちに設計変更を行うのだが、その問題が、競合相手角の競争力を持つ競合機種に対して、半分の交渉で勝の口からエアラインに漏れることを極端に恐れる。開たなければならない。しかも、その間には一機の試験

発試験中の不具合を、直ちに顧客に開示しないことほ用飛行機も飛び始めていないのである。つまり、実物

ど、顧客からの信頼を失うものは無いとの認識による。

の製品は、試作品さえもまだ影も形もない状態にあ大事が生じたときの迅速な処理能力については、災る。その間の営業チームと設計チームのやり取りは、い転じて福となることもある。つまり、大事が起こら

プロジェクトの主導者にしかわからない。この期間なければ、この能力は証明のしようがないのである。

は、競合機種に勝つための様々な設計変更が盛り込ま

V 2 5 0 0 の開発の半ばにそのことが起こった。RR担当

れるもっとも重要な時期なのだが、その期間のMOTの高圧圧縮機のサージマージンが、ある期間経過後に（Management of Technology）が 1 9 8 0 年中期以降は、想定される状態では足りなくなる可能性が出たのであ

日本では経験する機会がなく、従って伝承されていなる。新エンジンでは十分なのだが、ある時間数を経過

い。
（註 2）

して、微小な摩耗や翼の汚れが堆積すると、許容でき本文で述べた技術の系統化は、この時期以降はエンない範囲に特性が変化してしまう。要はロバスト性のジン部品（または、低圧タービン等の特定モジュー不足だった。この問題は、主要部である高圧圧縮機のル）についてであり、最も肝心なプロジェクトの構想

設計変更を伴うもので、多くのエアラインが注目し、時期からはじまり、競合機種と互角に勝負をして、安5 か国の寄り合い所帯では迅速に解決することはでき

定した受注を確保するまでのエンジン全体の取りまとないであろうと思われていた。少なくとも、量産初号めのための技術の系統化は、じつはRJ 5 0 0 で始まり、機の完成時期は大幅に遅れるであろうという見方が大V 2 5 0 0 の初期に途絶えて、以降は伝承されていない。

勢であり、実際に数社からのキャンセルも行われた。

そこでここでは、そのことについての当時の経験を、

しかし、P&Wのとりもちで、高圧圧縮機の仕事の一少し詳しく記すことにする。理由は、特に設計に関す部を、日本チームが担当する低圧圧縮機に移すためのるこの期間の正式な記録が何も残されていないからで大規模な設計変更が見事に短期間で完成して、計画通ある。

りに初号機の納入を果たすことができた。

新エンジンの性能は、たとえ複数の競合機種が存在考えてみれば、5 か国の協働なので、5 か国のそれしても、開発が終了するまでにはほぼ同等の性能に落ぞれ得意とする知恵を結集することができるし、2 4

ち着く。このことは、かつての識者の言葉「競合エン時間中どこかの国で昼間の作業が続けられることにな

ジンの性能は、何回かの商談の末には、必然的に同じる。この結果、大事への対応能力が評価されて、そのものになってしまう。それは、負けた方がその原因を後はしばらく競合機種に対する優位性が保たれること除去して、次の商談に勝つための改定を行うからであとなった。
日の丸エンジンを実現するには、以上のようなトッる。
」に示されている。
そこで、勝敗を決定する場では主にファイナンス

プの迅速な決断力とグローバル感覚の営業力を伴う技の話になるのだが、ここでも勝負は決しない。例え術経営（MOT）の伝承が必須なのだが、残念ながら

1 0 0 %割引で納入しても、その後のオーバーホウルとそのための系統化は、数十年前に途絶えてしまった。

派生型エンジンの売却で、十分採算が合うからである。
では何が勝負を決するのか。それは、長期にわたる

424

10.1.2

開発初期に必要な技術力の伝承

信頼性と重大事が生じたときの迅速な処理能力の評価

新規プロジェクトのスタート前後の技術力についてになる。長期の信頼性とは、個人間の信頼構築が主なは、
日英共同開発の項で具体的な例を示した（9.2.3項）。

のだが、組織としては、エアラインが乗客数を増やす

しかし、そのプロジェクトは、日英両国でそれぞれ試ための長胴型や、逆に減らしてより長距離の飛行ルー

験エンジンの初号機を運転することをもって終了してトに進出しようとするときに、それに容易に応じられしまった。そこでここでは、それ以降のV 2 5 0 0 の耐る技術力が含まれる。つまり、初期の開発期間中には、久試験を始めとする様々な試験運転中に、競合機種に

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March

図10.1

V2500エンジン開発年表（JAEC提供）

勝つために行われた技術の内容について記す。
開発期間の概要を図10.1に示す。青はA1エンジン、
赤は派生型のA 5（推力増強型）とD 5（機体後部横付け型）を示す。飛行試験の完了までには、かなりの年数が経過している。

を実現できるかを、最初の機種選択の前に示さなければならない。防衛庁向けエンジンには、このようなことはない。
V 2 5 0 0 プロジェクト中期にこのような作業を行った記録を次項に示す。

この期間の主な設計技術の内容は、大きく二つに分けられる。一つは、試験中に発見された不具合と、競10.1.3

3ヶ月ルールとの格闘合機種と比べて劣っていると見做される設計特性の見V 2 5 0 0 設計の中半（1 9 8 5 頃）から、私は「３ヶ月ルー直しである。設計特性とは、燃料消費率、騒音レベル、ル」という言葉を使うようになった。基本設計が本格排気ガス成分、整備の容易さ、重要部品の寿命、機体的に始まって間も無くの頃は、設計を中心にマーケ

搭載中のエンジン交換の容易さなどが挙げられる。

ティングやサービスなど異分野間の交渉が頻繁であっV 2 5 0 0 の営業チームが当時の全日空機種選定会議

た。何としても先行するCFM 5 6（GEグループの新機の最終日に質問を受けた。高圧タービン翼の交換寿命種）に勝たねばならない。大きな商談があちこちで行

に関することだったが、来日中のP&Wを中心とするわれていた。商談は、勝つことも負けることもある。

営業チームは答えを持っていなかった。彼らは、隣の初めの頃は連戦連敗だった。互角の勝負になった頃か

技術チームの部屋に来て、私にそのことを告げた。私らであろう、ひとつの商談に負けると、敗因の分析がは、直ちに友人のP&WのChief Designerの自宅に電直ちに行われるのは当然として、多くの場合にとばっ話をした。米国は、ちょうどThanksgiving Dayの真ちりが設計部門に来る。燃費をもう１％良くしろ、重夜中だった。しかし、結果は失注であった。

量をもう 5 0 kg軽くしろ、整備費を２％改善しろ。こ

第 2 の技術事項は、将来に予想されるデリバティブ・

れが３ヶ月ごとにやってくる。

エンジンへの改造開発の容易さのデモだった。エアラ

考えれば当然のことで、互角の勝負の場では負けた

インは、一旦新機種を選択すると、少なくとも 3 0 〜

相手が新しいオファーを準備する。そして次の商談で50年間はそのエンジンの派生型も採用することになる。

の逆転を期する。その結果で見事逆転をされると今度

例えば、日本国内で 1 9 7 0 年代初頭から使われ始めはこちらが敗因分析をして、営業やファイナンスの武たCF 6 シリーズは、現在もまだ使用されている。パ

器では勝負に勝てないとなると設計にやってくる。こイロットと整備員の育成が容易だからである。
従って、の周期が大体３ヶ月ということだったのだ。

設計側としては、いかに簡単な改定で派生型エンジン

これとは別に将来の派生型の話が次々と起こる。こ民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

425

のことは 5 年間に大きなものだけでも 1 5 回のProject②MD 8 9 Installation; エンジンを主翼下ではなく、Designが行われた。こちらは、4 ヶ月に 1 回の頻度に

胴体後部に横付けする設計。交換エンジンの利便なる。

性のために、左右同じエンジンでなければならな

この中には、「Super Fan」
（この基本デザインは 3 0
年後にP&Wが実現して、三菱のMRJプロジェクトで採用されることになる）のような特殊なものもあるが、概して上記の受注を有利にするためのものが多い。
受注競争に勝つためには、これらのProject Studyで示された一連の設計作業を、既定の開発作業をすすめる中で並行して完成させる必要があった。即ち、
Proven Technology として具体化することが我々設い。
③A 3 型for A 3 4 0 ; 少し大きい機種への対応のための変更例④B 7 3 7 - 5 0 0 ; Boeing機への搭載例⑤Super Fan; ファンと低圧タービンの回転数を変えるために、低圧軸に変速ギアーを導入⑥Growth Potential; どこまで推力を増やせるかの例示

計陣に求められる仕事となる。このような、営業活動⑦PhaseⅡ; 更なる燃費の向上

で敗因の可能性のある特性のリスクランクをより確実⑧Reduced Thrust; 推力を減らす変更時の燃費と推な方向へ下げてゆくことは、通常の設計作業とは別に「開発設計」の面白さと厳しさを教えてくれた。
3 ヶ月ルールを含むこれらの作業は、ある意味机上の計算であり、絵に描いた餅でもある。実際の優劣は、型式証明を得た後の初期商業運転後に現れる。この時力重量比への影響⑨ 6 7 - 7 0’FAN; ファンの直径を大きくできる余裕の例示⑩PIP; 更 な る 燃 費 の 向 上 案（Performance
Improvement Plan）

期の評価は後の市場占有率に大きく反映されるので、⑪New MD 8 9 ; 胴体後部に横付けする設計の改良型

最重要課題となる。

⑫ 6 5 Fan PIP; ファンの直径を変更した時の影響度私が得られる情報を元に、1 0 項目について競合機種との優劣を設計の立場で 6 年間（1 9 8 7 〜 1 9 9 2）比較したメモ書きがある。最重要の「初期性能」では、当初負けていたが、ついに勝ち越した。だが、2 年後にまた抜かれた、とある。
「性能劣化」と「排気成分」⑬ 2 7 . 5 K PIP; 推力増強型の更なる燃費の向上⑭ 2 8 K PIP 3 STG LPC; 高圧圧縮機の仕事の取り込み案⑮ 2 8 K PIP 4 STG LPC; さらに多くの高圧圧縮機の仕事の取り込み案

については負け続け。勝ち続けた項目は「騒音」であった。振り返って云えることは、3 ヶ月ルールの結果は、これらの検討結果とエンジン試験での不具合個所

Proven Technology化を経て実機適用となり、それがの改善のために行われた日本側担当部位の設計変更

市場に反映されると 2 〜 3 年の周期で優劣に反映されの中で、全体設計図の改定にまで及んだケースは、る、との認識だった。

1 9 8 3 年 7 月 のDesign 1 の 出 図 か ら、1 9 8 7 年 5 月 の

当 時 のIAEの 識 者 の 言 葉 が あ る。
「この業界のDesign 2 5 の出図まで 4 6 回も行われている。それぞcompetitivenessというのは、結局はシーソーゲーム

れの設計図の名称を次の囲み記事で示す。ちなみに前で何時の時点で見るかにより変わる」と。であるから、述の高圧圧縮機に係わる大設計変更を経て型式証明用

3 ヶ月ルールは延々と周期を変えて続くことになる。

として最終決定されたのは、「Design 1 8 T」となっている。主な設計図に関する具体的な内容は以下の通り。

10.1.4改良型と派生型エンジンの検討

19 8 5 年から19 8 9 年の間にV2 5 0 0 Family Advanced

Design 1 5 で は 単 段 の 低 圧 圧 縮 機 で あ っ た が、

Projectとして、1 5 種類のエンジンの検討が行われた。

Design 1 7 では 2 段に変更、更にDesign 1 8 で 3 段

世界競争に勝つためには、これほどの努力が必要であに変更された。この間、エンジンの全長と重心位

る。
（註 3）

置は、すでに機体会社との合意済みなので、変更

1 5 種類の内容は以下の通りで、「MD」はマクダネル・することは許されない。

ダグラス社を、「6 7」などの数字はFanの直径のイン◦Design 1 5 はA 〜 Eの 6 種類のオプションが示さ

チ表示、「2 8 K」などの数字は最大推力のポンド表示（すれた。エンジンを機体に取り付けるマウントの位

なわち 2 8 0 0 0 lb）を示す。

置や形状の変更、翼列の位置や角度の変更（騒音① 2 %Fuel Burn Reduction ; 燃料消費率を 2 %改善

国立科学博物館技術の系統化調査報告低減のため）、構造部材の製造法の変更（コストと重量の削減のトレードオフ）などが含まれる。

するための設計

426◦RR担 当 の 高 圧 圧 縮 機 は 当 初 か ら 問 題 が 多 く、

Vol.30 2021. March◦Design 1 7 はA 〜 Cの 4 種類のオプションがあった。この間の主たる変更箇所は 2 2 6 か所で、内訳

Design 2 5 まで、様々な派生型の設計を続けたことが分かる。

は性能（2 1）、
重量（3 6）、コスト（2 5）、製造（2 9）、
強 度（2 8）
、TSF（2 9）,新 規 要 求（3 6）、イン

全体を通してみると、これらの変更は、初期と終盤

ターフェース（2 2）であった。 ここで、TSFとの変更頻度が激しく、逆S字カーブを描いていた。将はFJR 7 1 0 の時代から続いている運転試験におけ

来、もし日の丸エンジンの可能性が生じれば、この技

るTrouble Shoot Formatの記録に従って不具合術の伝承は必須と考えるので、敢えて全貌を明らかにの再発防止対策として盛り込まれる設計変更であした。
このような作業は、一部を除いては、すべて営業活る。
◦Design 1 7 CからDesign 1 8 への変更。これは、低動で競合機種との勝敗を決めるための道具つくりとし

圧圧縮機の設計に尽きる。前節で示したP&W主て行われた。例え型式証明が無事取得できても、営業導の大設計変更案が合意された直後の 2 か月の間活動に勝ち続けられなければ、何の価値も生まれて来に、1 7 種類の 3 段化の設計検討が行われた。そのない。V 2 5 0 0 エンジンは、当初の劣勢を跳ね返して、間にRRからは 9 種類、P&Wからは 7 種類の翼枚

世界のベストセラーエンジンの一つに成長して、日本数の変更が提案された。軸長の増加分は、+ 1 . 4のエンジン 3 社にとっての利益の稼ぎ頭にまで成長すから+ 4 . 6 インチなど様々でほぼ毎週 2 種類につることができた。それは、この設計作業の 1 5 年以上

いて様々な観点から設計の成立性と利害得失の結

さきの 2 0 0 0 年代になってからのことであった。
このように型式証明を得るまでの営業活動に直結し論を出した。
◦Design 1 8 Tは型式証明型（T/C Standard）で、た膨大な技術作業は、V 2 5 0 0 の初期以降は日本ではDesign 1 8 Eは商業飛行開始型（EIS Standard）、

伝承されていない。もし、日の丸エンジンのプロジェ

Design 1 8 Fはその 1 年後の型式で、それらを量クトが立ち上がる機会があれば、先ずはこの技術の再産計画と共に一気に決定した。ここで、EISは取得から始めなければならない。新機種のチーフデザ

Entry into Serviceを 示 す。 し か し、 そ の 後 もイナーとしての経験は、伝承されなければならない。

国際エンジン開発から得られた教訓（その6）全体設計図は毎月変更される（註3）
競合他社に勝つためには、大幅な設計変更を毎月行わなければならない。以下に改定の歴史を示す。
Design 1  RJ500 62’Fan、 Design 1A

OGV Contour Change、 Design 1B

Steel Fan Case

Design 2 Separated Fan Case、 Design 2A、 Design 3  V2500 Hydraulic Seal
Design 3A

Intermediate Structure、 Design 3B

Alternative 1、 Design 3C

Alternative 2

Design 3D  Alternative 3、 Design 4  LP Shaft Rear Spline joint to LPT
Design 5 Integrated OGV Strut、 Design 6  Separated OGV Strut、Design 7  Flow Path Change
Design 8 63’ Fan、 Design 9  Single Fan Case、 Design 10

IOS 56 to 48

Design 11  Outer Inner Joint Change、 Design 12  V -Groove Moved、 Design 13  Strut 8 to 10
Design 14   Rotor moved forward、 Design 15   Common Casing Design、 Design 15A   FEWDevelopment、 Design 15B   Weight Cost Reduction、 Design 15C、 Design 15D、 Design 15E、
Design 16、 Design 16A、 Design 17
Design 18

2 Stage LPC、 Design 17A、 Design 17B、 Design 17C

3 Stage LPC、 Design 18A、

Design 18B、

Design 18T    T/C Standard

Design 18E EIS Standard、 Design 18F EIS+1year Standard、 Design 19、  Design 20
Design 21   28K Engine、

Design 22  MD91/92 Engine、 Design 23  25K Fall Out Engine

Design 25   28K Large Core Engine
この間の Design Scheme（個別設計図）の数は 591種類、1244回の出図。月間平均出図回数31回、月間
最高出図数104回(1986年3月)であった。ジェットエンジンの図面は全て現尺であり、個々の出図はA0サ

イズで十枚程度になる。

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

427

努力がしばらくは続けられることになる。

10.2 将来のあるべき方向

本稿の冒頭の「はじめに」で次のように述べた。
「技術の系統化について、本稿で述べたいことがもう一つ2020年に突然世界を襲った新型コロナある。それは、メタエンジニアリングという観点から（Covid-19）は、世界中の航空業界に大打撃を与え見た系統化のあり方だ。」技術の系統化とは、文字通ることになった。その影響が今後何年間続くかの予想

りに、ある技術についてその進化の過程を追うことでは難しい。しかし、現代の政治と経済と技術による復ある。それは、通常のエンジニアリングの一部になる。

元力により、いずれ元の軌道に戻ることになるであろ

それでは、なぜそのことが必要なのか、そこから出てう。その一つが、前年のおわりに欧州を中心に起こっくる主たる目的は何かなどについて、一つ上の次元（こた「フライト・シェイム（飛び恥）」という動きだ。

のことをメタエンジニアリングと称する）で考える。

これは、大型の航空機が排出する二酸化炭素の総量技術とは、ヒトのためになるものを考えて、具体的が、他の交通手段に比べて大きいことを問題視していに作り出すこと。それは、生物と同様に常に進化する。輸送量当たりの排出量は、自家用自動車は問題外る。進化には、進歩と退歩がある。退歩することによに大きいのだが、航空機はバスの約2倍、鉄道の5倍近り、生き残るチャンスが生まれた例は、ダーウインのくになっている。（2017年

つま進化論の中には多々ある。商品でいえば、例えば、あり、地球の温暖化を防ぐためには、航空機の代わりにえて機能を簡略化した格安商品を作ることがそれにあできるだけ鉄道を使おうという運動で、欧州では具体たる。では、技術の進歩とは何であろうか。いや、ど的な動きが始まっていた。

うあるべきだろうか。

国土交通省調べ）

IATA（国際航空輸送協会）によれば、商用機が排現代のほぼすべての商品の目的とする機能は、より出する温暖化効果ガスは、世界全体の 2 %なのだが、簡単に、より安く、より早くできることなどを目指し

航空需要の急成長により、急激に増加する恐れがあている。それが進歩と認識されている。その競争に勝っる。そこで、この 2 %を上限としてそれ以下に抑えるた者だけが成長できることになっている。しかし、少目標が設定された。具体的には、2 0 5 0 年の目標値をし考えれば分かることなのだが、それはあるべき姿で

1 . 1 〜 1 . 8 %として、その為に 2 0 2 0 年までに総排出量はない。

の増加をゼロに、2 0 5 0 年までに 2 0 0 5 年の総量の半分まで下げるとの目標値である。

人と社会の両方が、安心と幸福感に満たされることを

こ の 取 組 み は、CORSIA（Carbon Offsetting and目的とすべきであり、そこへ至る道筋を王道とする。

Reproduction Scheme for International Aviation）とすると、技術の系統は、王道とそれを外れた道に分け呼ばれ、既に 7 6 か国の航空会社が参加をして、実績ることができる。

報告が続けられている。具体的な対策は、飛行に関わ食品の世界でいえば、現代の技術の進化は合成・遺るあらゆる効率を向上させることなのだが、エンジ

伝子組換え食品とサプリメントに向かっている。しかンは性能向上の継続と共に、SAF（サステイナブル・し、あるべき姿は自然の植物と動物から得るものであジェット燃料、Sustainable Aviation Fuel）の大幅なる。そうでなければ、全地球の食物連鎖は崩れてしま

利用が進められている。現在行われている方法は、通い、人類にとって好ましくない方向に行く。音楽の世常の燃料（民間機はジェットA 1 とよばれる灯油と軽界は、CDやDVD化が一気に進んだが、やはりアナロ

油の中間の石油燃料）にできるだけ多くのバイオ燃料

グレコードへの回帰がすでに始まった。すべての音はを配合するもので、2 0 0 8 年にはBoeing 7 4 7 に 2 0 %を

アナログであり、アナログのまま再生された音の方が配合した試験飛行が行われ、2 0 1 1 年には 5 0 %配合燃

心地よいことが分かってきた。時計の世界は、中身は料での有償旅客飛行が行われた。

ともかくとして文字盤は、デジタルからアナログに、

2 0 世紀後半に起こった 2 度のオイルショックの際に、脱石油が課題となり、ジェット機に水素燃料を用

428

ヒトのためになるもののあるべき進歩の方向は、個非常に早く回帰した。時の流れはアナログなのだから、その方が人間には安心感が残る。

いる実験が行われた。結果は技術的には全く問題が無アナログに対するデジタル化の最大の弱点は、変化

いのだが、世界中の空港で必要とされるインフラの実の二次微係数が解らないことだと考える。つまり変化現は不可能に近く、石油燃料を使う最後の交通手段にの加速度が解らない。例えば、低価格の車の速度表示なるであろうとの予測が示された。それから半世紀がは全てデジタルになっている。だから、緩やかな登坂

経過して、現在はエンジンの電動化と共に、これらのでの減速が視覚的に認知できずに、高速道路での自然

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March渋滞が起こるようになってしまった。景気判断のデジ伸びた。日本はその恩恵にあずかり、多くのインバウ

タル表示でも同じことが起こっている。

ンド需要が喚起された。しかし、結果は新型コロナの

過去の多くのコモディティー商品は、スタート時に急速な蔓延という形で現れてしまった。そのために、は各社独自のスタンダードを主張して、互換性のない

全世界はおろか、主要な国内ルートまで長期間ストッ

商品が社会に出回った。
最後には勝者が決まるのだが、プすることになったのだが、すでに遅しであった。

マーケットの変化の二次微係数が解らないことで社会全体は大きな迷惑を被ることになる。

古代ローマが滅んだ原因はいろいろ言われるが、発達しすぎた流通網に頼り過ぎた帝国が、異民族の侵入

技術の系統化は、
過去から現在までを追うものだが、でそれが寸断されたことが原因との説が有力なっていメタエンジニアリング的に思考を始めると、現在成熟る。流通網に頼りすぎる社会は、大きな破綻が起こるされたと考えられる技術の過去からの流れは、王道と危険性をはらんでいる。新型ウイルスの侵入は、まさ

それ以外の道に分けることができる。その王道を伸ばに異民族の侵入だった。2 0 0 0 年の前後に、米国のして、将来のあるべき姿を思考して、そこへの系統化

MITで超小型ジェットエンジンの研究が盛んに行わの道を示すことこそ、将来のためになるのではないだ

れていた。エアタクシーの概念図も出回った時代がろうか。

あった。何が技術の王道なのかは、社会科学的に更に民間機用ジェットエンジンの技術について、その考思考を深める必要がある。

えに沿って纏めてみる。すると、その過程は一般の工業製品の進化と同じことになる。初めは、少量の粗悪品が生産された。時間と共に製品品質が向上すると一般に受け入れられて、大量生産が可能になった。
（1950
年代）

10.3 残されたアクション項目
本報告では、民間航空機用エンジンの開発と設計にそこで産業として成立し、大資本の元で大型化（一関する系統化を述べた。しかし、この技術の心臓部は般商品における機能の付加）が図られた。
（1 9 7 0 年代）

新たな材料の発明と、難削材の精密加工にある。熱機

航空網が発達すると、ハブ&スポークス（中小型機関としてのブレイトンサイクルは、ガソリンエンジン

でローカル客をハブ空港に集めて、大都市間を大型機や、ディーゼルエンジンのサイクルに先駆けて発明さで結ぶ方式）に移った。このことは、一般の工業製品れた。しかし、機関としての完成は大幅に遅れた。そが、生産量が増えるとすそ野が広がり、多くの部品メー

れは、連続高温燃焼に耐える材料と、高回転の遠心力

カーが誕生し、最終組み立てとの分業が進むことに相に耐えるための難削材の精密加工技術の二つの開発を当する。
（1 9 8 0 年代）

待たねばならなかった為であった。従って、この二つ

さらにシステムが進化すると、個別対応が可能になの系統化を語らなければ、全体を述べたことにはならる。工場の一個流しによる多品種少量生産は、ビジネない。今回は、紙面の都合で、この 2 項目を割愛した。

スジェットやチャーター機の普及に相当する。
（1 9 9 0
年代）（註 1）例えば、日英共同開発での合同設計チームのこのように考えてゆくと、将来は個人レベルのオン

中で、日本側は国立大、早慶大などの出身者がデマンドになることが予測される。つまり、エアタク

大 半 を 占 め て い た が、RR 側 は Assistant Chief

シーから個人乗りの自動運転小型機になってゆく。こDesigner が た だ 一 人 の ケ ン ブ リ ッ ジ 大 出 身 者の場合には、エンジンも電動化が有利になると考えらだった。また、GE との共同開発でも、マネージャーれる。しかし、自動車の自動運転は 2 次元だが、こちクラスでいわゆるアイビーを含めた工学系の有名らは 3 次元の安全性の確保になるので、次元が一つ上校の出身者は皆無であった。

になる。

（註 2）例えば、新機種エンジンの開発を開始する場

ジェットエンジン業界のように、当初から国際協定

合には、先ず各要素の性能を決め、それらによりを結び、国際規約の元で国際共同開発をおこなって成立する新たなエンジンの性能計算結果を「フラなっているということは、一つの王道を進み続けていイト・デック」という計算ソフトで機体会社と有ることを意味するのだが、果たしてそれが人類にとっ力エアラインに渡す。エアラインは、それを使って、良いのか悪いのか、更なる思考が必要になる。多て、新機種による飛行ルートをシミュレートした

くの格安エアラインが起業されて、空の旅は安くて簡計算を行い、経済性の比較から将来の採算性を評単になり、民間航空機による国際間の移動が飛躍的に価する。

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

429

（註 3）この二つのリストは、当時私が個人的に残したメモを纏めたもので、正式な記録は存在しない。しかし、民間航空機用エンジンの新規開発プ
ロジェクトの初期段階では必須の作業なので、敢えて記すことにした。

430

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March11 結言と謝辞

この報告書は、表題とはやや異なり、「民間航空機頂いて、着手することにした。しかし、作業年度が始用ジェットエンジン技術の系統化が途切れる前と後」

まっても、「ここまで書いて良いのだろうか」との疑との命題で書きすすめた。それは、新規エンジンの企念が、頭の中から離れることはなかった。

画とプロジェクト開始から数か月間の作業に関するすその中にあってこの作業が続けられたのは、当初べての技術が、1 9 8 0 年代の前半に途切れて、以降はからのお二人の査読と励ましのお蔭だった。IHIのOB伝承されていないからである。以降もエンジン開発のの井上利昭さんと藤綱義行さんで、担当作業分野は異作業は、国際共同開発の名のもとに継続しているが、なっていたが、同じ目的のためにともに数十年間を過特定された一部のモジュールと部品の設計からスターごした仲間で、当初から何度も頂いたアドバイスからトするものに限られている。

多くの訂正や加筆を行った。
また、私はこの分野からは 1 0 年前に引退していた

この報の最終稿を提出するまさにその時期に、三菱

ので、最新の事項については日本航空機エンジン協会

重工が開発中のスペースジェットの開発が中断されたの村田 亮さんとIHIの藤村哲司さんから、お話と共にというニュースが流れた（2 0 2 0 . 1 0 . 2 8）
。もし新たに多くの方々を紹介いただき、当初の目的を果たすこと

日の丸エンジンの開発を試みれば、同じ道を辿ることができた。さらに、新型コロナ禍の最中にも拘わらず、になるであろう。

JALエンジニアリングの古瀬昭博さんからは、ご丁寧

当初、このオファーはお断りするつもりだったが、「技術者本人の実体験から、書きたいことを書き残すな対応を頂いた。この紙面を借りて、皆さまに御礼申し上げます。

ための企画です」との答えを鈴木一義センター長から

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

431

民間航空機用ジェットエンジン技術発展の系統図
年代

1940年代1950年代1960年代1970年代日本国内の状況

黎明期/空白の7年

基礎研究期

応用研究期

大型ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ期

ネ0～4

国家機関等

航空技術研究所 JR100,200,220 FJR710/10,/20,/600,/600S

ネ20

日本

民間各社協働組織

ジェット
エンジン

ネ120

ＩＨＩ(石川島播磨）㈱(1952～ＫＨＩ(川崎重工）
ＭＨＩ(三菱重工）

ネ330

世界全体の状況ジェット機

ジェットエンジン

1959)

ネ220(日立)

FJR710デザイン

通産省高島通達(1966)

IHI 70%センター

下記以外のすべて（技術作業の分のエンジン・プラ

担は、左記の％イム

KHI 15%

を維持）

プライム

日英半々の会社

ライカミングT53のMHI15%

でRJ500を開発へ

イム

V2500へ移行

アリソンT63のプラ

発展、途中で

黎明期

移行期

第１世代

第２世代

戦時中の開発競争

ターボジェット

ターボファン

超大型ターボファン

He178初飛行（独）B707

B720/B727/B737

B747

E28初飛行（英）コメット機飛行停止

Convair/DC-9

DC-10 / L-1011

VC10

A300/Concorde

Wittle W1(英）JT3C/JT4A

JT3D,JT8D

JT9D/JT8D ReFan

HeS-1⇒HeS3b（独)CJ805(J79)

CJ805(Aft Fan)

CF6-6

Jumo004量産（独）Avon

ConwayRB211

国際間規制・協力

ICAO（国際民間航空機構）1947発足（排ガス・騒音規制）下部機関CAEP
騒音規制（Chapterによる基準化）

Cap.2(1971)
Cap.3(1976)

排ガス規制（Annexによる規制）

航空自由化

英の技術一式⇒米(W2Bエンジン）

スポーティーゲーム始まる
ETOPS60(1953)

設計技術
全体設計

軍用機技術の転用

ターボジェット全盛

高温化技術

管圧縮型中空翼

中空鍛造翼

数値解析技術

ターボファン採用

超大型機用エンジン

中空精密鋳造翼

複合中子中空翼

超音速機用アフターバーナー

大型計算機での解析
遷音速ファン解析

燃料制御技術432

国立科学博物館技術の系統化調査報告

機械式制御機構

Vol.30 2021. March

航空自由化(1978)
AirlineDeregulation Act(セラミック＋
ガラスチューブ)

圧縮機１段解析1980年代
1980年代
国際共同開発期
国際共同開発期

1990年代2000年代2010年代1990年代2000年代2010年代ＲＳＰ(Revenue
Partner)期
ＲＳＰ(Revenue Shere
Shere Partner)期

2020年代2020年代？ ？

HYPR（極超音速）の研究組合
HYPR（極超⾳速）の研究組合 ESPR（環境適応）の研究組合
ESPR（環境適応）の研究組合
JAEC JAEC(日本航空機エンジン協会）
合弁会社設立はV2500まで、以降はRSP(⽇本航空機エンジン協会）
合弁会社設⽴はV2500まで、以降はRSP

RB211、V2500,
RB211-524,
Trent900, GEnx,
GEnx,
PW1100G-JM
RB211、V2500,
RB211-524,GE90,
GE90, 全機種MainShaft,
全機種MainShaft, Trent800,
Trent800, Trent900,
PW1100G-JM
上記の機種の部品またはモジュールを製造（一部機種は、設計・開発作業を含む）
上記の機種の部品またはモジュールを製造（⼀部機種は、設計・開発作業を含む）
RB211,PW400,
RB211-524,Trent700,
Trent800,
Trent900,Trent1000,
Trent1000,
TrentXWB,PW1100G-JM
RB211,PW400,
RB211-524,Trent700,
Trent800,CF34-8,
CF34-8,Trent500,
Trent500, Trent900,
TrentXWB,PW1100G-JM
上記の機種の部品またはモジュールを製造（一部機種は、設計・開発作業を含む）
上記の機種の部品またはモジュールを製造（⼀部機種は、設計・開発作業を含む）
V2500、JT8D-200,
Trent1000,
GEnx, PW1200G,
PW1200G,
TrentXWB,PW1100G-JM
V2500、JT8D-200, PW4000,
PW4000, PW6000,
PW6000,Trent1000,
GEnx,
TrentXWB,PW1100G-JM
上記の機種の部品またはモジュールを製造（一部機種は、設計・開発作業を含む）
上記の機種の部品またはモジュールを製造（⼀部機種は、設計・開発作業を含む）

第３世代
第３世代

第４世代
第４世代

第５世代
第５世代

第６世代
第６世代

第７世代
第７世代

中型ターボファン
中型ターボファン

双発機用エンジン
双発機⽤エンジン

電動化機体向け
電動化機体向け

ギヤードファン
ギヤードファン

全電動化機体向け
全電動化機体向け

B757/B767
B757/B767

B777
B777

B787
B787

Boeing787発火事故
Boeing787発⽕事故

Boeing777X
Boeing777X

MD80
MD80

MD90/B717
MD90/B717

B747-8
B747-8

B737MAX再認証
B737MAX再認証

A310/A320
A310/A320

A330/A340
A330/A340

A380
A380

A350/A320Neo
A350/A320Neo

A330Neo
A330Neo

PW2000/PW4000
PW2000/PW4000

PW4084
PW4084

GP7200GP7200PW1100G
PW1100G

CF6-80CF6-80

GE90
GE90

GEnx
GEnx

LEAP-1A
LEAP-1A

CFM56/V2500
CFM56/V2500

TRENT
TRENT

TRENT1000
TRENT1000

TRENT
XWB
TRENT
XWB

（航空環境保全委員会)1983設立（航空環境保全委員会)1983設⽴

参加189か国
参加189か国

GE9X
GE9X

CORSIACORSIA（カーボン・オ（カーボン・オ

CAEP1(1986)))
CAEP1(1986)CAEP2(1991)
CAEP2(1991)CAEP3(1995
CAEP3(1995

フセット及び削減
フセット及び削減

CAP.4(2001)
CAP.4(2001)

スキーム）強化スキーム）強化(2021)(2021)

Annex16(1983)
CAEP5(2001)
CAEP7(2007)
Annex16(1983)CAEP4(1998)
CAEP4(1998)
CAEP5(2001) CAEP6(2004)
CAEP6(2004) CAEP7(2007)
PM2.5(2013)保留PM2.5(2013)保留留
５か国でIAE社を設立
５か国でIAE社を設⽴
ETOPS120発効
ETOPS120発効
双発機へ(1985)
双発機へ(1985)

E-ETOPS180発効
E-ETOPS180発効
長距離双発機へ
⻑距離双発機へ(1989)(1989)

統計的品質保証設計 タグチメソッド応用
タグチメソッド応⽤
統計的品質保証設計

LCC(Low
Carrier)
LCC(Low Cost
Cost Carrier)

LCC乱立
LCC乱⽴

LCC統合？
LCC統合？

⾶⾏中のモニタリング
飛行中のモニタリング

電動化の模索電動化の模索設立
設⽴
機体設計との連携
機体設計殿連携

⾦属間化合物鋳造翼
⼀⽅向凝固中空翼 金属間化合物鋳造翼
一方向凝固中空翼
単結晶鋳造翼単結晶鋳造翼全体剛性・振動解析
全体剛性・振動解析

破壊⼒学解析
破壊力学解析

内部微⼩⽋陥の解析 圧縮機複数段解析
内部微小欠陥の解析
圧縮機複数段解析
電⼦式制御機構
電子式制御機構

全電⼦式制御機構
全電子式制御機構

圧縮機⾮定常解析
圧縮機非定常解析

ＡＩに拠る全機能のＡＩに拠る全機能の綜合最適制御？
総合最適制御？

民間航空機用ジェットエンジン技術の系統化

433

434

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.30 2021. March

V2500-A1エンジンの開発③

ネ20エンジン付属書

FJR710エンジン

RJ500エンジン

HYPRエンジン

GE90チタンアルミ製タービン動翼

FJR710耐環境試験写真集

V2500国際共同開発の記録

②

③

④

⑤

⑥

⑦

⑧

JT4エンジン

JT3Dエンジン①②

３．JAL関係

ネ20 エンジン①

２．IHI関係

V2500 Design Scheme

V2500エンジンの設計（応用編）②④

V2500エンジンの設計（基本設計編）①

１．JAEC(日本航空機エンジン協会)関係

名称

産業技術史資料調査候補リスト

1959

1959

2008～121974～76

2008

2003

1980

1973

1944

1945

1982

1883

1883

1883

作成年

千葉県成田市

千葉県成田市

IHI昭島事務所内

東京都昭島市

東京都昭島市

東京都昭島市

東京都昭島市

東京都昭島市

東京都昭島市

IHI昭島事務所内

東京都昭島市

東京都昭島市

IHI昭島事務所内

東京都昭島市

IHI昭島事務所内

東京都昭島市

IHI昭島事務所内

東京都昭島市

IHI昭島事務所内

東京都昭島市所在地

エンジン本体エンジン本体冊子(全１７巻）

写真アルバム

鋳造翼

エンジン本体エンジン本体エンジン本体冊子等

エンジン本体マイクロフィルム

仮綴本(全７６冊）

仮綴本(全２１冊）

仮綴本(全３２冊）

資料形態

P&W,JAL

P&W,JAL

設計統括班の会

IHI

IHI

I,K,M３社

I,K,M３社

エンジン協会(財)日本航空機

エンジン協会(財)日本航空機

エンジン協会(財)日本航空機

エンジン協会(財)日本航空機

製作者

基本設計段
詳細設計段
エンジン開

設計思想を図面上にJAL整備専門家による全体のカットモデル

日本初の大型商用旅客機搭載ターボファンエンジン

JAL整備専門家による全体のカットモデル

日本初の大型商用旅客機搭載ターボジェットエンジン

録集

日本初の国際共同開発従事者75人の当時の経験談等の実

日本初のエンジン各種環境試験写真

世界初の金属間化合物タービン翼

日本初の極超音速機用エンジン

日本初の国際共同開発エンジン

日本初の研究用大型エンジン

エンジン本体と同一個所に展示

同上の断面図、計画書、材料表、運転データ

日本初飛行のジェットエンジン

記述するRollsRoyce独特の設計図法の代表例

日本初の商用大型エンジン設計図

発の初期から型式証明までの開発作業の詳細

日本初の商用大型エンジン開発全体資料

階の約1000件の設計書のサマリーを目次別に整理

日本初の商用大型エンジン設計全体資料

階の約1000件の設計書のサマリーを目次別に整理

日本初の商用大型エンジン設計全体資料

選定理由