ジェットエンジン技術研究センター

航空用エンジン開発に必要で、民間では維持が困難な大型試験研究設備の整備とその維持・運営・保守・管理、エンジン試験法の研究開発を推進しています。さらに、将来の高性能航空用エンジンを対象とし、燃焼計測、高性能ターボ機械、インテリジェント制御、エンジンシステムコンセプト、未来型推進システム、先進数値解析によるエンジン性能評価技術等の基盤的・基礎的研究を担当しています。

目標

国産エンジン実現を目指してJAXAのクリーンエンジンプロジェクト、NEDO／経済産業省の民間航空機基盤技術プログラム「環境適応小型航空機エンジンの研究開発」が開始されており、当センターは、新規試験研究設備の整備、設備を使用した試験評価、基盤的・基礎的技術によりこれらを支援します。
長期的視点に立った航空エンジンのビジョンとして、極超音速ターボジェットエンジン、電気化代替航空用エンジン等の革新的エンジンシステムとその実現のためのキー要素技術の研究開発を推進します。
さらに、開発の期間・コスト・リスク低減を目標に、大規模で高精度なコンピュータシミュレーションによるエンジン性能評価技術の研究開発を進めます。

CFDによるファンの騒音解析の研究

ファン中央高さ断面の音波発生・伝播と損失発生の様子

ファン騒音は、動翼後流と静翼の干渉による音（圧力変動）の発生、ファンダクト内の音の伝播およびナセルからの音の放射からなる物理現象といえます。第1ステップとして、音の発生と伝播を高精度で予測できる3次元非定常流体解析技術の研究を行っています。

詳しくはこちら

ファンフラッタ特性予測技術の研究

ファンの翼振動と流れの模式図

将来のジェットエンジンは、燃費を大幅に改善するために今より格段にバイパス比が大きい（ファン直径が相対的に大きい）エンジンが必要となると考えられています。これを実現するためには軽くて丈夫な材料でファンの翼を作り、高速回転している時にもフラッタと呼ばれる異常振動が発生しないように設計しないといけません。フラッタの発生限界を予測するため、最新のCFD（数値流体力学）技術を応用する研究を進めています。

高精度解析法の研究

ファンや圧縮機の高性能化による燃費向上を実現するのためには、設計用のより高精度な流れ解析法が必要です。JAXAが独自開発した残差切除法という手法により流れの基礎方程式を高精度に解くプログラムを開発しています。残差切除法の特徴は、解を直接に求めず、まず従来の解法により精度の粗い近似値を得てから、更に残差切除ルーチンにより残差が最小と成るように予測値を修正するという点であり、SOR法等の従来手法では解への収束（残差の減少）が遅い問題でも非常に高速で収束するようになりました。

ターボ要素高負荷化の研究

基本型ファン動翼

ジェットエンジンの重量／部品点数に占めるファン・圧縮機の割合は大きく、1段当たりの負荷を大きくすることによって段数を減らし重量を軽く出来れば航空機の燃費向上につながるだけでなく、部品の維持整備の手間が省けTCO(総所有コスト)の削減につながります。一方1段当たりの負荷を上げると圧縮機の安定な作動範囲が狭くなる傾向があり，エンジンの健全な運用に支障をきたしかねません。基本型ファン試験機を用いて，安定な作動範囲を広く確保しながらファン・圧縮機の高負荷化を進めるための技術研究を行っています。