스텔스 전투기 F-35의“괴물 엔진”왜 갱신이 급무? 차세대 모델에게 피해서 통과할 수 없는 벽과는
1기로 F-15용 엔진 2기분의 파워 가지는“괴물”
F-35 「라이트닝 II」전투기에 탑재되고 있는 엔진은 플랫·앤드·휘트니(P&W) 사제의 F135 애프터 버너(afterburner) 터보 팬입니다.
F135는 전투기용으로서는 세계 최강이라고도 할 수 있는 압도적인 파워를 자랑해, 엔진 1기근처의 추진력은 F-15용 엔진의 2배나 있다든가.즉 단순 계산으로 말하면, F-35는 단발기면서 쌍발폭격기인 F-15에 필적하는 추진력을 가지고 있다고 말할 수 있습니다.
좋은 바꾼다면, 탁월한 괴물 엔진인 F135는, 30 t에도 미치는 최대 이륙 중량을 지지하는 F-35의 심장과 형용할 수 있겠지요.
그러나, 기술의 진보는 멈추는 것을 모릅니다.F-35의 성능 향상을 도모하기 위해, 보다 고출력인 신엔진의 개발을 하고 있습니다.그 신엔진의 이름은 제너럴·일렉트릭 사제 「XA100」라고, 플랫·앤드·휘트니 사제 「XA101」입니다.
그럼, 이것들 새로운 엔진은, F-35를 어떻게 극적 체인지 시키는 것입니까.
XA100와 XA101 엔진이 종래의 F135 엔진과 크게 다른 것은, 「아다프티브엔진」이라고 하는 기술이 채용되고 있는 점에 있습니다.아다프티브엔진은 터보 팬 엔진의 일종으로 간주할 수 있습니다.
터보 팬과는 제트 배기를 터빈(풍차)에 앞회전력을 추출해, 그 힘으로 팬을 회전시킨다고 하는, 제트 엔진이면서 부분적으로 프로펠라의 요소를 더한 엔진으로, 2024년 현재, 군민 묻지 않고 하늘을 비행하고 있는 제트기의 거의 모든 것이 터보 팬 방식의 제트 엔진을 이용하고 있습니다.
신엔진의 키모는 「 제3의 공기류」
터보 팬의 구조를 간단하게 해설하면, 우선, 엔진 전방에서 공기를 수중에 넣을 때, 팬을 다니며 내부로 들어간 공기는 연소실에 이끌리는 뜨거운 「코어류」라고, 연소실을 통과하지 않고 배출되는 차가운 「우회도로류」의 2개로 나눌 수 있습니다.여기서, 코어류가 큰 만큼 초음속 비행시에 있어서의 효율이 상승해, 반대로 우회도로류가 큰 만큼 아음속 이하로의 비행에 적절한 상태가 됩니다.
그 때문에, 2개의 공기류의 비 「우회도로비」는 비행기의 목적에 의해서 결정되어 예를 들어 여객기용 엔진에서는 큰 우회도로비가 주어져 F-35와 같은 전투기에서는 우회도로비가 낮아지는 경향에 있습니다.
아다프티브엔진에서는, 이 우회도로비를 가변시킬 수 있어 모든 상태에 대해 엔진의 성능을 끌어올리는 것이 가능해집니다.XA100와 XA101는 F135와 비교하고,추진력은 20%향상해, 또 연비의 개선에 의해서 항속 거리는 F135 탑재기와 비교해서 2530%증대한다고 추측해지고 있습니다.
또, 지극히 흥미로운 특징으로서 XA-100으로 XA-101에서는 코어류와 우회도로류에 가세해 「 제3의 공기류」를 가지는 점을 들 수 있습니다.이 제3의 공기류는 F-35가 안는 심각한 문제에의 해결책이 되는 것이 기대되고 있습니다.
F-35가 안는 심각한 문제와는 「열관리」입니다.현재, F-35는 성능 향상형인 「블록 4」(이)라고 불리는 버젼이 생산되고 있습니다만,블록 4에서는 아비오닉스(탑재 전자기기)가 쇄신 된 결과, 벌써 당초의배이상의 열을 발생하고 있습니다.향후 새로운 성능 향상을 도모할 수 있었을 경우, F-35는 냉각 능력 부족에 직면하는 것이 예상되고 있습니다.
제3의 공기류는 아비오닉스의 냉각에 이용하는 것이 가능하고, 성능 향상의 여지를 현저하게 확대시키는 것이 기대됩니다.또, 지금까지 곤란함 장비품, 예를 들어 현격한 차이에 대량의 열이 발생하는 「
아다프티브엔진은 F-35의 비행 능력을 큰폭으로 끌어올리는 것 만이 아니고, 그 강력한 냉각 능력으로F-35가 가지는 「비행하는 정보처리 단말」로서의 능력에 대해서도, 확대시키는 것이 기대되고 있습니다.
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일본의 미츠비시중공에 땅에 엎드려 조아림합니까?
ステルス戦闘機F-35の“怪物エンジン” なぜ更新が急務？ 次世代モデルへ避けて通れない壁とは
1基でF-15用エンジン2基分のパワー持つ“怪物”
F-35「ライトニングII」戦闘機に搭載されているエンジンはプラット・アンド・ホイットニー（P&W）社製のF135アフターバーナー付きターボファンです。
F135は戦闘機用としては世界最強ともいえる圧倒的なパワーを誇り、エンジン1基あたりの推力はF-15用エンジンの2倍もあるとか。すなわち単純計算でいえば、F-35は単発機ながら双発機であるF-15に匹敵する推力を持っているといえます。
いい換えるなら、卓越した怪物エンジンであるF135は、30tにも及ぶ最大離陸重量を支えるF-35の心臓と形容することができるでしょう。
しかし、技術の進歩は止まることを知りません。F-35の性能向上を図るため、より高出力な新エンジンの開発が行われています。その新エンジンの名はジェネラル・エレクトリック社製「XA100」と、プラット・アンド・ホイットニー社製「XA101」です。
では、これら新しいエンジンは、F-35をどのように劇的チェンジさせるのでしょうか。
XA100とXA101エンジンが従来のF135エンジンと大きく異なるのは、「アダプティブエンジン」という技術が採用されている点にあります。アダプティブエンジンはターボファンエンジンの一種とみなすことができます。
ターボファンとはジェット排気をタービン（風車）にあて回転力を抽出し、その力でファンを回転させるという、ジェットエンジンながら部分的にプロペラの要素を加えたエンジンで、2024年現在、軍民問わず空を飛行しているジェット機のほぼすべてがターボファン方式のジェットエンジンを用いています。
新エンジンのキモは「第3の空気流」
ターボファンの構造を簡単に解説すると、まず、エンジン前方から空気を取り込む際、ファンを通って内部へと入った空気は燃焼室へ導かれる熱い「コア流」と、燃焼室を通らず排出される冷たい「バイパス流」の2つに分けられます。ここで、コア流が大きいほど超音速飛行時における効率が上昇し、逆にバイパス流が大きいほど亜音速以下での飛行に適した状態となります。
そのため、2つの空気流の比「バイパス比」は飛行機の目的によって決定され、たとえば旅客機用エンジンでは大きなバイパス比が与えられ、F-35のような戦闘機ではバイパス比が低くなる傾向にあります。
アダプティブエンジンでは、このバイパス比を可変させることができ、あらゆる状態においてエンジンの性能を引き上げることが可能となります。XA100とXA101はF135と比較して、推力は20％向上し、また燃費の改善によって航続距離はF135搭載機と比べて25～30％増大すると見積もられています。
また、極めて興味深い特徴として、XA-100とXA-101ではコア流とバイパス流に加え「第3の空気流」を持つ点が挙げられます。この第3の空気流はF-35の抱える深刻な問題への解決策となることが期待されています。
F-35の抱える深刻な問題とは「熱管理」です。現在、F-35は性能向上型である「ブロック4」と呼ばれるバージョンが生産されていますが、ブロック4ではアビオニクス（搭載電子機器）が刷新された結果、すでに当初の倍以上の熱を発生しています。今後さらなる性能向上が図られた場合、F-35は冷却能力不足に直面することが予想されています。
第3の空気流はアビオニクスの冷却に用いることが可能であり、性能向上の余地を著しく拡大させることが期待されます。また、これまで困難であった装備品、たとえば桁違いに大量の熱が発生する「指向性エネルギー兵器」すなわちレーザーの搭載といった新しい可能性も切り開くことになるかもしれません。
アダプティブエンジンはF-35の飛行能力を大幅に引き上げるだけではなく、その強力な冷却能力でF-35が持つ「飛行する情報処理端末」としての能力についても、拡大させることが期待されています。
韓国のF－35は、どこでエンジン換装しますか？
日本の三菱重工に土下座するのですか？