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NASA、ハイブリッド電気ターボファンジェットエンジン用の小型コアを開発へ

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NASAは、次世代の超高効率旅客機のためにハイブリッド電気ターボファンジェットエンジン用の小型コアの設計をまもなく開始する

ジェットエンジンのコアは、圧縮空気を燃料と結合させ、点火して動力を発生させる場所だ。このコアを小さくすることで、燃料効率を向上させ、二酸化炭素排出量を削減することができる。 ハイブリッド熱効率コア(HyTEC)と名付けられたこのプロジェクトの目標は、このコンパクトなコアを実証し、2030年代に次世代航空機を動かすエンジンに採用できる技術を手に入れることだという。HyTECは、NASAのサステイナブル・フライト・ナショナル・パートナーシップの重要な構成要素だ。

その野心的な目標を達成するため、HyTECは2つのフェーズで構成される。

フェーズ1:中核となる実証機で使用する要素技術の選定に重点を置く。フェーズ2:GEエアロスペースと共同でコンパクトなコアを設計、製造、試験する。

クリーブランドのNASAグレン研究センターでHyTECを率いるアンソニー・ネローン氏は、次のようにコメントする。

HyTECのフェーズ1は終了し、我々はフェーズ2を立ち上げている。このフェーズは、産業界に移行できるよう技術を証明する中核的な実証試験で頂点に達する。

始まりの終わり

研究者がコアの設計と製造プロセスを開始する前に、エンジンに使用する革新的な新素材を探さなければならなかった。HyTECの研究者たちは、3年間にわたる目覚ましいスピードの進歩の後、解決策を思いついたという。

アンソニー・ネローン氏:私たちは初日から集中的に取り組みました。私たちは、ある技術的目標と成功のための指標を掲げてプロジェクトを開始しましたが、これまでのところ、そのどれからも軌道修正する必要はありませんでした。

同じ推力を維持しながらコアを小型化するためには、現在使用されている標準的なジェットエンジンに比べて熱と圧力を増加させなければならない。つまり、エンジンコアはより高温に耐えられる耐久性のある材料で作られなければならない。

材料研究に加え、このプロジェクトでは先進的な空気力学やその他の重要な技術要素も探求された。

典型的なターボファン・ジェット・エンジンの断面図は、HyTECが前進するために機能するコアの部分を強調している。これらには、高圧圧縮機、燃焼器、高圧タービン、動力抽出コンポーネントが含まれる。

次のフェーズ

フェーズ2は、フェーズ1に基づいて、HyTECの能力を証明する地上試験用のコンパクトなコアを作成する。

アンソニー・ネローン氏:フェーズ2は非常に複雑です。単なるコアのデモンストレーションではありません。私たちが作り出そうとしているものは、これまでになかったものであり、多くの異なる技術を結集して新しいタイプのエンジンを形成するものです。

HyTECプログラムでテストされる技術は、より高いバイパス比、ハイブリッド化、持続可能な航空燃料との互換性を可能にする。

バイパス比とは、エンジンコアを流れる空気の量と、コアをバイパスしてその周囲を流れる空気の量の関係を表す。

同じ推力出力を維持しながら、ターボファンのサイズを大きくする一方でコアのサイズを小さくすることで、HyTECコンセプトはより少ない燃料の使用と炭素排出量の削減を実現する。

GEエアロスペースでRISEプログラム技術のリーダーを務めるキャスリーン・モンディーノ氏は、次のようにコメントする。

HyTECは、我々のRISEプログラムに不可欠な要素である。GEエアロスペースとNASAには、最新の航空技術を進歩させるために協力してきた長い歴史があります。HyTECプログラムは、より持続可能な飛行の未来を描くために、この関係を基盤としています。

パズルのもうひとつのピースはハイブリッド化である。HyTECのハイブリッド・エレクトリック機能は、燃料使用量と二酸化炭素排出量をさらに削減するために、コアを電力で補強することを意味する。

アンソニー・ネローン氏:このエンジンは、初のマイルドハイブリッド電気エンジンであり、うまくいけば、ハイブリッド電気エンジンを搭載した初の旅客機用量産エンジンになるだろう。

NASA

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