En-Coreプロジェクト（コアエンジン技術実証）〜環境技術で世界市場に挑む〜

宇宙航空研究開発機構 航空技術部⾨
コアエンジン技術実証(En-Core)プロジェクトチーム プロジェクトマネージャ

⼭根 敬

１. 背景n国内エンジンメーカ（IHI、KHI、MHI）の合計シェアは約7％（2018年）
n海外OEM（オリジナルエンジンメーカ）のリスク・シェアリング・パートナー(RSP)、サブコン等として、国際的にも⼀定の役割/存在感を⽰している。
nJAXAを中核に進めたFJRエンジンプロジェクト（1970〜80年代）をきっかけに国内エンジンメーカがV2500エンジン国際共同開発へ参画。
n海外OEMエンジン開発において低圧部（ファン、低圧圧縮機・タービン等）分担の獲得へ。
nさらにエンジンの⼼臓部であるコアエンジン（⾼圧部（燃焼器、⾼圧タービン等））の分担を獲得すれば、我が国航空エンジン産業の⼤きな⾶躍に繋がる。

エンジン
各企業アニュアルレポートより
JAEC調べ（2018年）
⽇本全体の売上⾼は、SJAC平成30年航空機⽣産実績(暦年)
を引⽤

V2500

CF34

GEnx

Trent1000

PW1100G-JM

イメージ

国内企業
担当部位の変遷シェア※1※1

主にファンを担当

ファンに加え、低圧タービンモジュールを初担当

低圧タービンに加え、燃焼器パーツを初担当

低圧タービンに加え、燃焼器モジュール、圧縮機モジュールを初担当

ファン、燃焼器を担当

30%

15%

15%

23%

23%

※1

※1

各エンジンの絵は⽇本航空機エンジン協会事業概要パンフレットより引⽤※22

２. aFJRからEn-Coreへ
aFJR（⾼効率軽量ファン・タービン技術実証）プロジェクト
タージン
ンエァン
フボ（FY2013〜FY2017）

低圧系
ファン

⾼効率軽量ファン技術の開発

低圧タービン

軽量低圧タービン技術の開発軽くする︕
ロスを減らす︕

En-Core（コアエンジン技術実証）プロジェクト
⾼圧系
⾼圧圧縮機
コアジ
エン

ン

燃焼器
⾼圧タービン
グリーンエンジン技術の研究開発（部⾨事業）の成果を活⽤（FY2018〜FY2023）

⾼圧系のうち、特に⾼温部の競争⼒強化につながる技
術開発にとりくむのがEn-Core
⾼温化︕
NOxを減らす︕
ロスを減らす︕

3３. En-Coreの⼆つの課題
En-Coreとは• NOx(窒素酸化物)やCO2(⼆酸化炭素)の排出量を減らす技術で競争⼒を強化する研究開発プロジェクト

ター

ジンンンエ
ァボフ• 略称のEn-Core（アン・コア）は、Environment（環境）を重視したコア(Core)エンジンを意図

En-Coreの⼆つの課題
超低NOxリーンバーン燃焼器 これまでのJAXAとメーカーによる低NOx燃焼器の研究成果をもとに、研究室レベルの性能にとどまらずエンジンに搭載できるように実⽤レベルを⾼めたうえで、世界で最もNOxの排出が少ない燃焼器性能の実証を⽬指す。

⾼温⾼効率タービン 損失の少ないタービンによるエンジン効コア

超低NOxリーンバーン燃焼器

ジンンエ

⾼温⾼効率タービン率の向上を⽬的に、タービン翼の空⼒設計技術、⾼温下での耐熱材料技術・冷却技術など、JAXAとメーカーの研究開発成果を結集して、海外メーカーと勝負できるタービン効率の実証を⽬指す。

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４. En-Coreの⽬標（1/2)
B737、A320級旅客機の後継機⽤ジェットエンジンをターゲットとして想定
超低NOxリーンバーン燃焼器

⾼温⾼効率タービン

世界で最も少ないNOx排出量を実証する。

現⾏エンジンの最⾼性能に匹敵するタービン断熱効率を実証する。

想定エンジンの離着陸サイクル（LTO）条件
での環状燃焼器試験等で、ICAO CAEP/8
基準よりもNOx排出量が８０％以上少ないことを確認する。

CMC材料で試作する静翼が世界最⾼の翼表⾯温度1300℃（既存⾦属材料より約200℃アップ）で健全であることを確認する。
タービン断熱効率が現⾏最⾼性能に匹敵することを確認する。

ICAO︓国際⺠間航空機関
CAEP/8: ICAOが定めるジェットエンジンの排出ガス規制値

エンジン全体に与える効果も評価

断熱効率︓⾼温ガスのエネルギーを回転⼒に変換する効率
CMC: ⾼温耐熱複合材(Ceramic Matrix Composite)5４. En-Coreの⽬標（2/2)
それぞれの⽬標の狙い

ICAO CAEP/8基準－８０％
En-Core

⾼温⾼効率タービン
タービン材料実⽤温度

既存エンジン
実測値の分布範囲

NOx排出量超低NOxリーンバーン燃焼器

CMC材料で1300℃（⾦属より＋約200℃）
耐熱超合⾦のトレンド

現在最新鋭のエンジンをしのぐ低NOx性能を実現し、将来にわたる競争力を獲得する。

En-Core

実⽤化年代

CMC材料の耐熱性を生かしたタービン設計技術の獲得などにより、タービン効率の競争力を強化する。
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５．課題概要（１／２） 超低NOxリーンバーン燃焼器
⾼温⾼圧低NOx技術、燃焼振動抑制技術
Ø NOx排出量を減らすため、⾼温燃焼領域を減らすリーンバーン（希薄予混合）燃焼を、最新のエンジン条件の⾼温⾼圧で実現する。2018年度の要素試験で⽬標値達成の⽬途を得た。
Ø リーンバーン化は不安定燃焼（燃焼振動）が起きやすい。
燃焼振動の圧⼒変動を吸収するレゾネータを開発する。

サーマルマネージメント技術

リーンバーン燃焼器概要

燃焼器過渡応答技術
航空エンジン⽤
環状燃焼器

Ø 低出⼒時などで⼀部の燃料系統を停⽌すると、周囲の熱で燃料がノズル内部で炭化する（コーキング）。これを防⽌するための冷却・断熱技術を開発する。

CMCパネル冷却・構造・コーティング技術
Ø リーンバーンによる低NOxには、燃料と混ぜる空気を増やすことが必要。燃焼器の⾦属ライナ冷却に使う空気を減らすため、CMCパネルによる熱防御を⾏う。

Ø リーンバーンは不安定になりやすいため、エンジンの急加減速において Ø CMCパネルの冷却⽅式、取付構造、耐久性のあるコーティ安定燃焼を実現するための燃焼ング技術を開発する。
制御技術等を開発する。

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５．課題概要（２／２）

⾼温⾼効率タービン

CMC静翼設計技術
Ø より耐熱性の⾼いCMC材料を静翼に採⽤して、冷却空気による損失を減らす。
Ø 空⼒損失を低減する三次元形状、冷却空気を表⾯に噴き出すフィルム孔形状をCMC静翼で実現する。2018年度にCMC織物やフィルム孔加⼯の試作により製造成⽴性などを確認した。
Ø CMC試作翼の健全性を実機相当の⾼温⾼圧ガス流試験で実証する。

高温ガスの流れ燃焼器
燃焼器

CMC静翼試験部
試験部

⾼温⾼圧試験チャンバーで試作CMC翼の健全性実証

⾼効率メタル動翼技術
Ø 三次元形状で空⼒損失の発⽣を減らし、フィルム冷却性能、内部冷却性能の改善により冷却空気による損失を減らす効果を実証する。
Ø CMC静翼と⾼効率メタル動翼の空⼒設計をもとに回転タービン試験を⾏い、⽬標効率値を実証する。 2018年度に試
験⽤回転タービンの基本設計を実施した。

⾼効率メタル動翼

回転タービン試験部

回転タービン試験設備で効率値を実証
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６. プロジェクト実施体制
これまでのJAXA-企業間の共有知財の活⽤、実⽤化等を担う企業によるプロジェクト成
果の効率的な展開の観点から、燃焼器・タービンそれぞれについて共同研究体制を構築した。

En-Coreプロジェクト
エンジンシステム性能
検討・評価
超低NOxリーンバーン燃焼器技術開発

⾼温⾼効率タービン技術開発

共同研究パートナー
川崎重⼯業株式会社
株式会社IHI

JAXA
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７. 全体スケジュール
FY2018▼MDR▼⊿MDR

燃焼器NOx試験
CMCコーティング
超低NOxリーンバー材選定
サーマルマネージ
ン燃焼器技術開発
メントノズル検討

FY2019FY2020

FY2021低NOx燃焼器・振動抑制・CMCパネル
マルチセクタ燃焼器設計・設計・製作・試験
製作・試験
CMCコーティング強度
CMCコーティング耐久性試験
試験
サーマルマネージメントノズル(TMN)試作・試験

⾼温⾼効率タービン
技術開発

エンジンシステム性能検討・評価

想定エンジン検討

開発完了審査▼

環状燃焼器設計・製作・試験

技術
評価

⾼空再着⽕性能確認試験

CMC翼構造強度評価

CMC静翼設計

冷却構造基礎試験

冷却性能評価翼製作

空⼒性能試験向け設計・製作

FY2023TMN設計・製作・試験

急加減速装置開発・燃料制御技術開発
CMC静翼構造
試作
動翼冷却構造・
空⼒性能検討
回転タービンリグ
基本設計

FY2022

CMC静翼翼部試作

健全性試験

翼列試験

回転タービン空⼒性能 CMC模擬静翼/⾼性能冷却 回転タービ
試験
動翼設計製作
ンリグ実証
エンジン性能検討

技術
評価

エンジン性能・開発技
術効果評価

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８. まとめØ2018年度のプリプロジェクトフェーズを経て、本格的にプロジェクト活動を開始した
ØNOx(窒素酸化物)やCO2(⼆酸化炭素)の排出量を減らす技術で競争⼒を強化
し世界市場に挑む
Ø⼆つの課題（超低NOxリーンバーン燃焼器・⾼温⾼効率タービン）それぞれについてパートナー企業と⽬標を共有して共同研究体制を構築
Øプロジェクト成果をもとに、実⽤化⽀援へ

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ご清聴ありがとうございました。