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ジェットエンジン(ガスタービン)のしくみ

ジェットエンジン(ガスタービン)は、空気を吸い込んで圧縮し、燃料を燃やした高温のガスでタービンを回し、後ろへ勢いよく空気を押し出した反動で進むエンジンです。

ジェットエンジン(ガスタービン)のしくみ
6件解決できる課題
6社紹介している企業
30点図と写真
45件出典

ジェットエンジン(ガスタービン)のしくみ

高バイパスのターボファンエンジンを横から切って見せたイラスト。左に大きなファンと筒、中心に圧縮機・オレンジの燃焼器・タービン、右に排気の円すいが並ぶ(AI で生成したイメージ)

高性能化 / 出力・効率・精度信頼性・長寿命熱・流体・真空耐熱流体金属(材料)航空・宇宙エネルギー・電池

ジェットエンジン(ガスタービン)は、空気を吸い込んで圧縮し、燃料を燃やした高温のガスでタービンを回し、後ろへ勢いよく空気を押し出した反動で進むエンジンです。同じジェットエンジンでも、戦闘機のエンジンは細く、中心から出る高温・高速の噴流が推力の主役なのに対して、旅客機のエンジンは前の大きなファンを回し、ファンが押す空気が推力の大部分を出します。旅客機のエンジンは、いわば筒で囲んだプロペラで、プロペラと同じ原理で進んでいるのです。

このページでは、製品の設計者・部品や材料の会社の技術者に向けて、ジェットエンジンのしくみと種類、戦闘機と旅客機のエンジンの違い、プロペラからターボファンまでの歴史と日本の会社の関わり、高温に耐える材料、発電用のガスタービン、部品の不具合と点検、部品の仕事で確かめること、関わる会社までを1ページにまとめました。

知りたいことから読む

目次

ジェットエンジンのしくみと種類

吸入・圧縮・燃焼・膨張・排気

NASA の解説では、ガスタービンは①空気を吸い込み、②圧縮機で圧力を上げ、③燃焼器で燃料を燃やし、④高温のガスでタービンを回し、⑤ノズルから噴き出すという流れ(ブレイトンサイクル)で動きます。タービンは同じ軸で前の圧縮機を回すので、一度回り始めると、燃料を燃やし続けるかぎり自分で空気を吸い込み続けます。

ターボジェットの断面の模式図。左から吸入、圧縮機、燃焼器、タービン、排気ノズルが並び、5つの段階の名前を書いている
図1 ジェットエンジン(ターボジェット)のしくみ
出典:NASA Glenn Research Center の「Brayton Cycle」をもとに AI(Claude)で作成

出典:Brayton Cycle|NASA Glenn Research Center、Engines(ターボジェット・ターボファン・ターボプロップ・ターボシャフト)|NASA Glenn Research Center

推力は「どれだけの空気を、どれだけ速くしたか」で決まる

NASA は、推力はガスを後ろへ加速した反動で生まれ、その大きさは加速したガスの量と、エンジンを通る前後の速さの差で決まると説明しています。同じ推力を出すにも、少ない空気をとても速く押し出す方法と、たくさんの空気を少しだけ速く押し出す方法があります。この違いが、戦闘機と旅客機のエンジンの違いの戦闘機と旅客機のエンジンの違いになります。

出典:What is Thrust?|NASA Glenn Research Center、Turbofan Thrust|NASA Glenn Research Center

Rolls-Royce | How Engines Work(YouTube の動画)
動画 Rolls-Royce | How Engines Work
出典:Rolls-Royce(YouTube)

動画は Rolls-Royce の公式チャンネルの英語の動画です(ターボファンのしくみのアニメーション)。

ターボジェット・ターボファン・ターボプロップ・ターボシャフト

NASA の解説をもとに、主な種類をまとめました。ターボジェットは中心からの噴流だけで進み、ターボファンは前のファンでも空気を押し、ターボプロップはタービンでプロペラを回します。ヘリコプターのターボシャフトは、タービンの軸の力でローターを回します。

ターボジェット、低バイパスのターボファン、高バイパスのターボファン、ターボプロップの4つの断面の模式図
図2 ガスタービンの種類(模式図)
出典:NASA Glenn Research Center の「Engines」をもとに AI(Claude)で作成
種類推力・力の出し方主な使い道
ターボジェット中心からの噴流だけ初期のジェット機
ターボファン(低バイパス)細いファン+中心の噴流。アフターバーナー付きが多い戦闘機
ターボファン(高バイパス)大きなファンが押す空気が大部分旅客機
ターボプロップタービンでプロペラを回すプロペラ機
ターボシャフトタービンの軸の力を取り出すヘリコプター

出典:Engines(ターボジェット・ターボファン・ターボプロップ・ターボシャフト)|NASA Glenn Research Center、Turbofan Engine|NASA Glenn Research Center

バイパス比とは

ターボファンでは、ファンが押した空気の一部だけが中心(コア)に入り、残りはコアの外側を通ります。NASA と Pratt & Whitney は、コアの外を通る空気の量を、コアを通る空気の量で割った値をバイパス比と呼び、Pratt & Whitney は「比が高いほど燃費がよい」としています。NASA は、ファンを付けるとコアで使う燃料はほとんど同じまま推力が増えると説明しています。

出典:Turbofan Thrust|NASA Glenn Research Center、Glossary(Bypass ratio・GTF)|Pratt & Whitney、Turbofan Engine|NASA Glenn Research Center

戦闘機と旅客機のエンジンの違い

同じターボファンでも、戦闘機と旅客機では、推力の出し方がまったく違います。

上に戦闘機の細い低バイパスのエンジンとアフターバーナーの炎、下に旅客機の大きなファンのエンジンとファンが押す太い空気の流れを描いた模式図
図3 戦闘機と旅客機のエンジンの違い(模式図)
出典:GE Aerospace(F110)・Rolls-Royce(Trent 1000)・NASA の資料をもとに AI(Claude)で作成

戦闘機:細いエンジンで、中心からの噴流が主役

NASA は、現代の戦闘機の多くはアフターバーナー付きの低バイパスのターボファンを使うと説明しています。たとえば、F-15・F-16 に使われる GE Aerospace の F110 は、バイパス比 0.76、推力クラス 29,000 lb(約13トン)です。ファンの空気は少なく、中心から出る高温・高速の噴流が推力の主役です。機体に埋め込むので、エンジンは細くなります。

出典:Turbofan Engine|NASA Glenn Research Center、F110|GE Aerospace

アフターバーナー:噴流にもう一度燃料を吹く

アフターバーナーは、タービンを出たガスにもう一度燃料を吹いて燃やし、噴流をさらに速くする装置です。スミソニアン航空宇宙博物館によると、アフターバーナーを初めて使ったのは、世界初の量産ターボジェットのドイツの Jumo 004 でした。日本の XF9-1 も、防衛装備庁の試験でアフターバーナーを使ったときの最大推力が15トン級のエンジンです(Aviation Wire)。NASA は、低バイパスとアフターバーナーの組み合わせで、ふだんの巡航は効率よく、戦闘では大きな推力が出せるとしています。

出典:Jumo 004 Turbojet Engine|Smithsonian National Air and Space Museum、XF9-1 エンジンの報道(2018年7月4日)|Aviation Wire、Turbofan Engine|NASA Glenn Research Center

旅客機:前の大きなファンが推力の大部分を出す

旅客機のエンジンは、コアのタービンの力で、前にある大きなファンを回します。Rolls-Royce は、ボーイング787 に使われる Trent 1000 について、バイパス比は10で、推力の85%超を直径2.8mのファンが出すとしています。GE Aerospace の GE9X はバイパス比が約10、ファンの直径は134インチ(約3.4m)です。Pratt & Whitney のギヤ付きのターボファン(GTF)はバイパス比12で、ギヤでファンと低圧の圧縮機・タービンをそれぞれに合う回転数で回します。後ろから出る噴流だけで進んでいるのではなく、推力のほとんどはファンが押す空気です。

出典:Trent 1000|Rolls-Royce、GE9X|GE Aerospace、Glossary(Bypass ratio・GTF)|Pratt & Whitney

つまり、旅客機のエンジンはプロペラと同じ原理

プロペラも、ファンも、回る羽根で大量の空気を後ろへ押し出した反動で進むという点は同じです。旅客機のターボファンは、羽根の多いプロペラを筒(ナセル)で囲み、ガスタービンで回しているものと考えるとわかりやすくなります。NASA も、高バイパスのターボファンはターボプロップとほぼ同じくらい燃費がよいとしています。

プロペラ機、ターボプロップ、高バイパスのターボファンの3つを並べ、どれも羽根で空気を後ろへ押す様子を矢印で描いた模式図
図4 旅客機のターボファンは「筒で囲んだプロペラ」
出典:NASA Glenn Research Center の資料(模式図)をもとに AI(Claude)で作成

出典:Turbofan Thrust|NASA Glenn Research Center

なぜ違うのか

推力は「どれだけの空気を、どれだけ速くしたか」で決まるのとおり、推力は「空気の量×速さの増え方」で決まります。旅客機は長い時間、同じ速さで飛ぶので、たくさんの空気を少しだけ速くする(高バイパス)ほうが燃料が少なくて済み、静かになります(Rolls-Royce は Trent 1000 の高いバイパス比を燃費と騒音を下げる特徴としています)。戦闘機は、細い機体に入れ、短い時間で大きな推力を出す必要があるので、少ない空気をとても速くする(低バイパス+アフターバーナー)を選びます(編集部の整理)。

項目戦闘機のエンジン旅客機のエンジン
形式低バイパスのターボファン高バイパスのターボファン
バイパス比の例0.76(F110)10(Trent 1000)・約10(GE9X)・12(GTF)
推力の主役中心からの高温・高速の噴流ファンが押す空気(Trent 1000 は推力の85%超)
アフターバーナーあり(XF9-1 など)なし
形細い(機体に埋め込む)太い(ファンの直径 2.8〜3.4m)
大事なこと短い時間の大きな推力燃費と静かさ

数値は各社の公表値です。最後の行は、本文の出典をもとにした編集部の整理です。

出典:F110|GE Aerospace、Trent 1000|Rolls-Royce、GE9X|GE Aerospace、Glossary(Bypass ratio・GTF)|Pratt & Whitney、XF9-1 エンジンの報道(2018年7月4日)|Aviation Wire

飛行機のエンジンの歴史

飛行機のエンジンは、プロペラ(ピストンエンジン)→ ターボジェット → ターボファン(低バイパスから高バイパスへ)と移ってきました。

1903年のライトフライヤーから、1937年のホイットル、1939年のHe 178、1945年のネ20、1949年のコメット、1953年のコンウェイ、1960年のJT3D、1970年のJT9D、1983年のV2500、2014年のPW1100G-JMまでの年表
図5 飛行機のエンジンの歩み
出典:スミソニアン航空宇宙博物館・国立科学博物館・RAF Museum・MTU・Pratt & Whitney の資料をもとに AI(Claude)で作成

プロペラとピストンエンジンの時代

スミソニアン航空宇宙博物館によると、ライト兄弟の飛行機は1903年12月17日に初めて飛び、12馬力の水平4気筒のエンジンで2つのプロペラを回していました。いちばん長い飛行は59秒・255.6mでした。その後、プロペラとピストンエンジンの組み合わせで、飛行機は大きく速くなっていきます。

出典:1903 Wright Flyer|Smithsonian National Air and Space Museum

ターボジェットの誕生

イギリスのフランク・ホイットルのジェットエンジンは1932年に特許になり、試験用のエンジンが1937年4月12日に初めて運転しました。その W.1 は1941年5月15日に E.28/39 で公式に飛びました。ドイツでは、ハンス・フォン・オハインの HeS 3B を積んだ He 178 が、1939年8月27日に世界で初めてターボジェットで飛びました。Jumo 004 は1944年に量産が始まり、終戦までに6,000基近くが作られました。旅客機では、イギリスのコメットの試作機が1949年7月27日に初めて飛んでいます。

出典:Whittle W.1X Turbojet Engine|Smithsonian National Air and Space Museum、Heinkel-von Ohain HeS 3B Turbojet Engine|Smithsonian National Air and Space Museum、Jumo 004 Turbojet Engine|Smithsonian National Air and Space Museum、Comet: the world’s first jet airliner|RAF Museum

ターボファンへ:低バイパスから高バイパスへ

スミソニアン航空宇宙博物館は、Rolls-Royce の Conway(1953年に初運転)を初の量産のバイパス(ターボファン)エンジンとしています。Pratt & Whitney の JT3D は、ターボジェットのガス発生部に2段のファンを足したもので、1960年6月22日にボーイング707で初めて飛び、推力は35%増えました。そしてJT9D は商用で最初の大型の高バイパスのターボファンで、1969年にボーイング747の初飛行に使われ、1970年に就航しました。ここから、旅客機のエンジンは「大きなファンで空気を押す」方向へ進みます。一度プロペラから離れた旅客機は、筒で囲んだ大きなファンという形で、プロペラと同じ原理に戻ってきたとも言えます(編集部の見方)。

出典:Rolls-Royce Conway RCo.12 Turbofan Engine|Smithsonian National Air and Space Museum、Pratt & Whitney JT3D-1 Turbofan Engine|Smithsonian National Air and Space Museum、Pratt & Whitney JT9D-1 Turbofan Engine|Smithsonian National Air and Space Museum

日本のジェットエンジン:ネ20 から J3・FJR710 へ

国立科学博物館の資料によると、ネ20 は海軍航空技術廠が開発し、東京石川島造船所(今の IHI)で量産試作したターボジェットです。1944年7月ごろにドイツの BMW003A の断面図を入手し、翌年1月に本格的な設計を始め、3月に最初の運転試験をして、1945年8月にネ20 を積んだ「橘花」が木更津で初飛行しました。戦後は、J3 エンジンが1956年7月に組み立てを終え、推力 1,550kg で、1960年5月に T1F1 に積んで試験飛行に成功しています。川崎重工業によると、1971年に国の主導で航空エンジンの研究開発が始まり、その成果の FJR710 は短距離離着陸機「飛鳥」に積まれました。

出典:ネ20 ターボジェットエンジン|国立科学博物館 産業技術史資料データベース、J3 ジェットエンジン|国立科学博物館 産業技術史資料データベース、大量航空輸送時代を支えるエンジン開発(2017年)|川崎重工業 ANSWERS

国際共同開発:日本の会社が作っている所

旅客機のエンジンは、1社ではなく、国をまたいだ共同開発が主流です。V2500 の国際共同開発(1983年に事業会社 IAE を設立)に、IHI・川崎重工業・三菱重工業が日本航空機エンジン協会(JAEC)として参画し、日本3社の分は約23%です(ニュースイッチ)。A320neo の PW1100G-JM では、三菱重工業の2011年の発表で JAEC のシェアは23%、担当はファン・低圧圧縮機・低圧シャフト・燃焼器の一部です。

エンジン(主な機体)日本の会社の担当(各社の発表)
V2500(A320 など)IHI:ファンモジュール・低圧シャフトなど。川崎重工業:ファンケース・低圧圧縮機など
PW1100G-JM(A320neo)JAEC 23%。IHI:複合材ファン部品。川崎重工業:ファン・低圧圧縮機の主要部品。三菱重工業:燃焼器(2.3%)
GEnx(787・747-8)IHI:約13%。低圧タービンの回転系・高圧圧縮機の後段
GE90(777)・GE9X(777X)IHI:GE90 は約9%で低圧タービン動翼・ディスク・シャフトなど。GE9X は2014年に参画し低圧タービン部品など
Trent 1000・Trent XWB川崎重工業:中圧圧縮機モジュール。三菱重工業:燃焼器モジュール・低圧タービンブレード(XWB-97 は中圧タービンディスクも)

担当とシェアは各社の発表の時点のものです。GEnx の IHI の約13%は同社の製品ページの値です。

出典:V2500|MTU Aero Engines、航空エンジンの国際共同開発の記事|日刊工業新聞 ニュースイッチ、PW1100G-JM の国際共同開発への参画(2011年9月28日)|三菱重工業、航空エンジン|IHI、大量航空輸送時代を支えるエンジン開発(2017年)|川崎重工業 ANSWERS、GE90 エンジンに関する発表(2014年)|IHI、GE9X の開発プログラムへの参画(2014年7月11日)|IHI、Trent 1000-TEN・Trent XWB-97 の RRSP 契約(2013年7月11日)|三菱重工業

高温に耐える材料と、部品の作り方

どの部位に、どんな材料が使われるか

エンジンの中は、前のファンから後ろのタービンまで、温度も回転の速さも大きく違います。本文の出典に出てくる材料の例を部位ごとに並べました。

高バイパスのターボファンの模式図に、ファンの羽根、圧縮機、燃焼器、高圧タービン、低圧タービンの羽根、軸とディスクの位置と材料の例を書き込んだ図
図6 エンジンの部位と、使われる材料の例(模式図)
出典:GE Aerospace・AeroEdge・大同特殊鋼の資料(模式図)をもとに AI(Claude)で作成

タービンの入口は1,600〜1,800℃

Aviation Wire によると、防衛装備庁の試験で、XF9-1 のコアエンジンは高圧タービンの入口の温度 1,800℃で正常に動いたことが確かめられています(X-2 の XF5-1 は 1,600℃)。発電用の三菱重工業の JAC 形も、ガスタービンの入口の温度は 1,650℃級です。タービンの羽根の材料(耐熱合金)の多くは、これより低い温度で溶けたり弱くなったりするので、表面の遮熱コーティングや、羽根の中に空気を通す冷却で守ります。

XF9-1の1800℃、JAC形の1650℃級、XF5-1の1600℃、CMCの使用温度約1300℃を並べた横棒グラフ
図7 高温の部品が使われる温度の例
出典:Aviation Wire・三菱重工業・GE Aerospace の資料をもとに AI(Claude)で作成

出典:XF9-1 エンジンの報道(2018年7月4日)|Aviation Wire、JAC 形ガスタービンの実証(2020年4月2日)|三菱重工業、When Pigs Fly: Behind the Breakthrough Ceramic Matrix Composites|GE Aerospace

CMC(セラミックス基複合材)

GE Aerospace は、CMC は 2,400°F(約1,300℃)で使え、最も進んだ金属より約300°F 高い温度に耐え、重さは金属の約3分の1だとしています。LEAP の最も熱い所で使い、GE9X では燃焼器とタービンの一部に CMC を使っています。高い温度で使えれば、冷却に回す空気を減らせて、燃費がよくなります。

出典:When Pigs Fly: Behind the Breakthrough Ceramic Matrix Composites|GE Aerospace、GE9X|GE Aerospace

GE Aviation and the Ceramic Matrix Composite Revolution(YouTube の動画)
動画 GE Aviation and the Ceramic Matrix Composite Revolution
出典:GE Aerospace(YouTube)

動画は GE Aerospace の公式チャンネルの英語の動画です(CMC の部品の開発と製造)。

ファンの羽根の複合材と、タービンのチタンアルミ

GE Aerospace の GE9X は、GE90 よりファンブレードが6枚少ない、第4世代の複合材のファンブレードを使っています。低圧タービンの後ろの段では、軽いチタンアルミ(TiAl)の羽根も使われます。AeroEdge は、Safran Aircraft Engines と LEAP エンジン向けのチタンアルミ製の低圧タービンブレードの契約を結び、2024年に契約のシェアを35%から40%に上げたと発表しています。

出典:GE9X|GE Aerospace、Safran Aircraft Engines との LEAP 向けブレードの契約(2024年8月14日)|AeroEdge

回る円板と軸の素材

タービンの円板(ディスク)や軸は、高い温度で速く回るので、素材の中の小さな欠陥が割れのもとになります。大同特殊鋼は、Pratt & Whitney から、高速回転体用のニッケル合金の素材の製造認定を、アジアの超合金メーカーとして初めて受けたと発表しています(2017年)。あわせて、PW1000G 用のニッケル合金の鍛鋼品(シャフト)の製造認定も受け、渋川工場で量産を始めたとしています。認定には、エンジンメーカーによる工程の審査が要ります。

出典:P&W から航空機エンジン用ニッケル合金素材の製造認定を取得(2017年4月27日)|大同特殊鋼

発電・産業用のガスタービン

ガスタービンは、飛行機だけでなく発電にも使われます。三菱重工業の M501JAC は、ガスタービンの排気の熱で蒸気をつくり蒸気タービンでも発電するコンバインドサイクルで、発電効率が 64%超(低位発熱量基準)で、1軸構成の出力は 664MW です。高砂の実証設備では、ガスタービンの入口の温度 1,650℃で運転しています。IHI の IM270 は航空エンジンの技術を応用した産業用で、出力 2,000kW、発電効率 25.4%、排熱も使うコージェネで総合効率 83.1%です(条件は同社のページ)。

ガスタービンが発電機を回し、その排気を排熱回収ボイラーに通して水を蒸気にし、蒸気タービンでもう一度発電機を回す流れの模式図
図8 コンバインドサイクル:排気の熱でもう一度発電する
出典:三菱重工業の資料(模式図)をもとに AI(Claude)で作成
種類例公表されている値
重構造型(大型発電)三菱重工業 M501JACコンバインドサイクルで発電効率 64%超(低位発熱量基準)。1軸構成の出力 664MW
航空転用型(航空エンジンの技術を応用)IHI IM270出力 2,000kW、発電効率 25.4%
コージェネ(排熱も使う)IHI IM270総合効率 83.1%

値は各社のページのもので、条件は各社のページにあります。

出典:M501J/JAC 形ガスタービン|三菱重工業、JAC 形ガスタービンの実証(2020年4月2日)|三菱重工業、IM270 ガスタービン|IHI

高性能で環境に優しいジェットエンジンの研究(YouTube の動画)
動画 高性能で環境に優しいジェットエンジンの研究
出典:JAXA | 宇宙航空研究開発機構(YouTube)

動画は JAXA(宇宙航空研究開発機構)の公式チャンネルの動画です(高性能で環境に優しいジェットエンジンの研究)。

部品の不具合と点検

ジェットエンジンの部品は、高い温度と速い回転の中で長く使われます。起きやすいことと、主な確かめ方をまとめました。

ターボファンの断面の模式図に、回る円板・軸、タービンの羽根、ファンの羽根の3か所の不具合の起きやすい所の印と、点検の穴から入れたボアスコープと画面に映る羽根のイメージを描いた図
図9 不具合が起きやすい所と、ボアスコープの点検
出典:RTX の発表・このページの出典(模式図)をもとに AI(Claude)で作成
起きること主な対策・確かめ方
材料の中の小さな欠陥から、回転する円板が割れる素材の清浄度・超音波探傷・寿命の管理
高温で長く使って、羽根が伸びる(クリープ)耐熱合金・冷却・使用時間の管理
熱の上げ下げのくり返しで割れる熱応力を減らす形・疲労の評価
羽根の欠け・焼け・ひびボアスコープ(工業用内視鏡)で点検
異物を吸い込んで羽根が傷つく点検と、傷の許容範囲の判断

この表は編集部の整理で、どれも「材料・設計・製造・点検」の組み合わせで防ぎます。クリープ(高温で長く力を受けて伸びる)や熱の上げ下げのくり返しによる割れは、技術の基礎知識「クリープ」「熱応力」と、課題「繰り返し荷重・熱サイクルで割れる」で扱います。

事例:粉末冶金の材料の欠陥で、エンジンを前倒しで点検(2023年)

RTX(Pratt & Whitney の親会社)は2023年9月、部品の製造に使う粉末冶金の材料にまれな状態(欠陥)があり、A320neo に使う PW1100G-JM の高圧タービンと高圧圧縮機のディスクの点検を前倒しすると発表しました。2023〜2026年に約600〜700台のエンジンを取り外して工場で点検する見込みで、残りは約2,800〜3,800サイクルごとのくり返し点検と、部品の寿命の制限で管理するとしています。素材の小さな欠陥が、多くの機体の運航に響いた例です。

出典:Pratt & Whitney GTF の機材の点検に関する発表(2023年9月11日)|RTX(米国証券取引委員会への提出資料)

ボアスコープ(工業用内視鏡)で中を見る

エンジンを分解せずに、羽根の欠け・焼け・ひびを見るときは、点検の穴から入れるボアスコープ(工業用内視鏡)を使います。しくみと選び方は技術ページ「工業用内視鏡」、内部の欠陥の検査は課題「部品を壊さずに内部の欠陥(巣・割れ)を見つけたい」にあります。

企業紹介(ジェットエンジン・ガスタービンの技術)

エンジンの部位の開発・製造から、素材、ブレードの加工まで、得意分野の違う会社を紹介します。掲載は各社の公開情報にもとづきます。各社のサイトの画像は使わず、公開されている情報をもとに図にしました。

航空エンジンの部品の仕事で確かめること

材料・加工・部品の会社として、航空エンジンの仕事に関わるときに確かめておきたい項目です(編集部が整理した項目です。実際の要求は、エンジンメーカーと発注元の指定に従います)。

  • 材料の規格:図面や仕様書で指定される材料の規格と、成分・機械的性質の証明
  • 素材の認定:大同特殊鋼の例のように、回転部品の素材はエンジンメーカーの認定が要ることがある
  • 特殊工程:熱処理・溶接・コーティング・非破壊検査など、結果を後から確かめにくい工程の管理
  • 品質の仕組み:AeroEdge の会社概要にあるような、航空宇宙の品質マネジメントの規格(JIS Q 9100)
  • トレーサビリティ:1個ずつの製造の履歴を残し、あとからたどれるようにする
  • 検査:寸法の測定と、内部の欠陥を見る非破壊検査
  • 寿命の考え方:回転部品は使った回数(サイクル)で寿命を管理することがある(事例:粉末冶金の材料の欠陥で、エンジンを前倒しで点検(2023年))
  • 量と期間:1つのエンジンが長く量産・整備されるので、長い期間の供給を考える

出典:P&W から航空機エンジン用ニッケル合金素材の製造認定を取得(2017年4月27日)|大同特殊鋼、会社概要|AeroEdge、Pratt & Whitney GTF の機材の点検に関する発表(2023年9月11日)|RTX(米国証券取引委員会への提出資料)

会社エンジンの
部位
国際共同
開発
防衛材料・
素材
部品の
加工
IHIファン・低圧系(東京都江東区)●●●
川崎重工業圧縮機・ファン部品(東京都港区)●●
三菱重工航空エンジン燃焼器・タービン部品(愛知県小牧市)●●
大同特殊鋼ニッケル合金の素材(愛知県名古屋市)●
AeroEdgeタービンブレード(栃木県足利市)●
プロテリアル耐熱合金(東京都江東区)●

●は、各社の公式サイトで確認できたものです(空欄は、扱っていないという意味ではありません)。社名を押すと、その会社の紹介へ移ります。

株式会社IHI|日本のジェットエンジン生産の6〜7割。ファン・低圧系と防衛エンジン

東京都江東区豊洲に本社を置く会社です(同社の会社概要)。同社は、日本のジェットエンジン生産の60〜70%を担うとしています。前身の東京石川島造船所は、ネ20 の量産試作をしました(国立科学博物館)。

IHIの民間エンジン、防衛エンジン、国内の位置の3枚のカードの図
図10 IHI の航空エンジンの仕事
出典:IHI の公式サイトをもとに AI(Claude)で作成

IHIの得意技術

技術内容
民間エンジンV2500 のファンモジュール・低圧シャフト、GEnx の低圧タービンの回転系・高圧圧縮機の後段(約13%)、PW1100G-JM の複合材ファン部品、Trent のシャフト・タービン部品
防衛エンジンF-2 の F110 を主契約者として量産、P-1 の F7-10 を量産
XF9-1推力15トン級のエンジンのプロトタイプを2018年6月29日に防衛装備庁へ納入

IHIが解決できる課題

  • ファン・低圧タービンなどの大型部品の開発と量産を相談したい
  • 防衛用のエンジンの量産と整備

公開されている実績・用途

  • V2500・CF34 などの整備(同社サイト)

出典:会社概要|IHI、航空エンジン|IHI、戦闘機用エンジンのプロトタイプ XF9-1 を防衛装備庁へ納入(2018年)|IHI

川崎重工業株式会社|Trent の中圧圧縮機を設計段階から担当

川崎重工業とは

東京都港区と神戸市中央区に本社を置く会社です(同社の会社概要)。1971年に始まった国の航空エンジンの研究開発(FJR710)に加わり、1983年には V2500 の国際共同開発に参画しました。

川崎重工業の中圧圧縮機、ファン・低圧圧縮機、歩みの3枚のカードの図
図11 川崎重工業の航空エンジンの仕事
出典:川崎重工業の公式サイトをもとに AI(Claude)で作成

川崎重工業の得意技術

技術内容
中圧圧縮機(IPC)モジュールTrent 1000 で設計段階から参画。ファンからの圧縮空気を7倍に昇圧する部位と同社は説明。トレント向けの IPC モジュールは2018年に累計1000台(Aviation Wire)
ファン・低圧圧縮機PW1100G-JM のファン・低圧圧縮機部の主要部品の開発・生産・整備。V2500 のファンケース・低圧圧縮機など
参画の歴史1985年に PW4000 に RRSP 方式で初めて参画

川崎重工業が解決できる課題

  • 圧縮機モジュールを設計から製造・組立まで任せたい
  • エンジンの整備と部品の供給を合わせて相談したい

出典:会社概要|川崎重工業、大量航空輸送時代を支えるエンジン開発(2017年)|川崎重工業 ANSWERS、川崎重工のトレント向け中圧圧縮機モジュール 累計1000台(2018年)|Aviation Wire

三菱重工航空エンジン株式会社|燃焼器とタービンの部品

三菱重工航空エンジンとは

愛知県小牧市に本社を置く会社です(同社の会社概要)。航空機用エンジンの設計・製造・販売・整備・修理をしています。2014年10月に三菱重工業から民間航空エンジン事業を引き継ぎました。

三菱重工航空エンジンの燃焼器、Trentの部品、整備の3枚のカードの図
図12 三菱重工航空エンジンの仕事
出典:三菱重工業・三菱重工航空エンジンの公式サイトをもとに AI(Claude)で作成

三菱重工航空エンジンの得意技術

技術内容
燃焼器PW1100G-JM の燃焼器の設計・製造(三菱重工業の参画シェアは2.3%、2011年の発表)
Trent の部品Trent 1000-TEN・Trent XWB-97 の燃焼器モジュールと低圧タービンブレード。XWB-97 は中圧タービンディスクも(2013年の発表)
整備航空エンジンの整備・修理・オーバーホール

三菱重工航空エンジンが解決できる課題

  • 燃焼器の設計・製造を相談したい
  • タービンブレード・ディスクなどの部品の製造

出典:Company|Mitsubishi Heavy Industries Aero Engines、PW1100G-JM Turbofan Engine|三菱重工業、PW1100G-JM の国際共同開発への参画(2011年9月28日)|三菱重工業、Trent 1000-TEN・Trent XWB-97 の RRSP 契約(2013年7月11日)|三菱重工業

大同特殊鋼株式会社|エンジンの回転部品用のニッケル合金の素材

大同特殊鋼とは

名古屋市東区に本社を置く会社です(同社の会社概要)。特殊鋼とニッケル合金の素材を作っています。

大同特殊鋼の素材の認定、シャフト、溶解の設備の3枚のカードの図
図13 大同特殊鋼の航空エンジン材料
出典:大同特殊鋼の公式サイトをもとに AI(Claude)で作成

大同特殊鋼の得意技術

技術内容
素材の認定Pratt & Whitney から高速回転体用のニッケル合金の素材の製造認定(アジアの超合金メーカーとして初めて、2017年)。PW1000G 用の鍛鋼品(シャフト)の製造認定も受けた
鍛鋼品の実績民間機のジェットエンジン用の鍛鋼品で世界シェアのおよそ30〜40%(同社の推計)
設備2016年に25トンの真空誘導炉(VIM)を導入。量産は渋川工場(群馬県)

大同特殊鋼が解決できる課題

  • 認定を受けた工程で作った超合金の素材を調達したい
  • エンジンのシャフトなどの鍛鋼品

公開されている実績・用途

  • A320neo などに使われる PW1000G シリーズ(同社の発表)

出典:会社概要|大同特殊鋼、P&W から航空機エンジン用ニッケル合金素材の製造認定を取得(2017年4月27日)|大同特殊鋼

AeroEdge株式会社|LEAP 向けのチタンアルミ製の低圧タービンブレード

栃木県足利市に本社を置く会社です(同社の会社概要)。2015年設立で、航空機エンジン部品の製造・販売をしています。

AeroEdgeのTiAlブレード、シェア、品質の3枚のカードの図
図14 AeroEdge のタービンブレード
出典:AeroEdge の公式サイトをもとに AI(Claude)で作成

AeroEdgeの得意技術

技術内容
チタンアルミのブレードSafran Aircraft Engines と LEAP エンジン向けのチタンアルミ製の低圧タービンブレードの契約
シェア2024年の契約で、シェアを35%から40%に。期間は2034年12月31日まで
品質JIS Q 9100 などの認証(同社の会社概要)

AeroEdgeが解決できる課題

  • チタンアルミなど難しい材料の羽根の量産加工を相談したい
  • 航空の品質の仕組みの中で作る部品

出典:会社概要|AeroEdge、Safran Aircraft Engines との LEAP 向けブレードの契約(2024年8月14日)|AeroEdge

株式会社プロテリアル|ジェットエンジンや機体に使われる耐熱・耐食合金

プロテリアルとは

東京都江東区に本社を置く会社です(同社の拠点一覧)。

プロテリアルの耐熱・耐食合金、TMW合金、HRA929の3枚のカードの図
図15 プロテリアルの耐熱合金
出典:プロテリアルの公式サイトをもとに AI(Claude)で作成

プロテリアルの得意技術

技術内容
耐熱・耐食合金ジェットエンジンや機体の材料に使われていると同社は説明
TMW 合金物質・材料研究機構(NIMS)が開発した合金のビレットと加工品を、ライセンスを受けて製造・販売
HRA929ガスタービン部品用の低熱膨張の超耐熱合金

プロテリアルが解決できる課題

  • ガスタービンの部品に使う耐熱合金を選びたい
  • 新しい超耐熱合金のビレット・加工品を調達したい

出典:拠点一覧|プロテリアル、航空機・エネルギー(航空機)|プロテリアル

よくある質問

しくみと、戦闘機・旅客機の違い

ジェットエンジンは、後ろから火を噴いて進んでいるのですか?
戦闘機のエンジンは、中心から出る高温・高速の噴流が推力の主役です。一方、旅客機のエンジンは前の大きなファンが押す空気が推力の大部分で、Trent 1000 では推力の85%超をファンが出します(戦闘機と旅客機のエンジンの違い)。
旅客機のエンジンがプロペラと同じ原理というのは本当ですか?
どちらも、回る羽根で大量の空気を後ろへ押した反動で進みます。高バイパスのターボファンは、羽根の多いプロペラを筒で囲んだものと考えられます。NASA も、高バイパスのターボファンはターボプロップとほぼ同じくらい燃費がよいとしています(つまり、旅客機のエンジンはプロペラと同じ原理)。
バイパス比とは何ですか?
コアの外を通る空気の量を、コアを通る空気の量で割った値です。F110 は 0.76、Trent 1000 は 10、Pratt & Whitney の GTF は 12 です(バイパス比とは)。
アフターバーナーとは何ですか?
タービンを出たガスにもう一度燃料を吹いて燃やし、噴流を速くする装置です。戦闘機の低バイパスのエンジンに付いています(アフターバーナー:噴流にもう一度燃料を吹く)。

歴史・日本の会社・材料・発電

世界で初めてジェットで飛んだのはいつですか?
スミソニアン航空宇宙博物館によると、1939年8月27日、ハンス・フォン・オハインのエンジンを積んだ He 178 です。日本では、1945年8月にネ20 を積んだ橘花が初飛行しました(飛行機のエンジンの歴史)。
日本の会社はジェットエンジンのどこを作っていますか?
国際共同開発で、IHI はファン・低圧タービンなど、川崎重工業は中圧圧縮機など、三菱重工業は燃焼器などを担当しています。PW1100G-JM では日本(JAEC)のシェアは23%です(国際共同開発:日本の会社が作っている所)。
タービンはどれくらい熱くなりますか?
XF9-1 のコアエンジンは、高圧タービンの入口の温度 1,800℃で正常に動くことが確かめられています。耐熱合金を遮熱コーティングと冷却で守り、CMC も使われ始めています(タービンの入口は1,600〜1,800℃)。
ガスタービンは発電にも使われますか?
使われます。三菱重工業の M501JAC は、蒸気タービンと組み合わせたコンバインドサイクルで発電効率 64%超です(発電・産業用のガスタービン)。

回答は、このページの出典をもとに編集部がまとめたものです。

出典・確認日

※製品名・会社名は各社の商標または登録商標です。本ページでは数値と事実だけを要約し、各社の文章・図は転載していません。推力・バイパス比・シェアなどの数値は、各社の発表の時点と条件によるもので、資料をまたいで細かく比べないでください。

※アイキャッチ画像は、AI(ChatGPT)で生成したイメージです。実在の製品ではありません。図はAI(Claude)で作成した概念図です。

情報の確認日:2026年10月29日 本ページの内容は一般的な情報です。各社の製品・事業は、その会社の公開情報にもとづきます。

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