月: 2023年1月

ターボジェットエンジンとは

ターボジェットエンジンとは、燃焼ガスの排気流によって推進力を得るエンジンです。

最も基本的なジェットエンジンの形式であり、最初期に開発されました。ターボジェットエンジンは航空機用ガスタービンエンジンの1種で、エンジンでつくりだした高温・高圧のガスのエネルギーで、高速なジェット噴射を実現します。

その反動を利用し、航空機は大きな推力を得られ高速で飛行できる仕組みです。

ターボジェットエンジンの使用用途

ターボジェットエンジンは、主に高速で飛行する航空機に使用されています。特に、戦闘機などの軍用機では、このエンジンが多く採用されています。また、宇宙開発やミサイルの分野でも、ターボジェットエンジンの技術が応用されています。

亜音速以下の飛行では排気騒音が大きく、推進効率が悪いうえ、燃料消費率がよくないのがデメリットです。そのため、現在ではほとんどが軍用機や使い捨ての誘導ミサイル用のエンジン、垂直離着陸機の補助エンジンとして垂直飛行用に用いられています。

ターボジェットエンジンの原理

ターボジェットエンジンの原理は、空気を取り込み、圧縮し、燃料と混ぜて燃焼させることで高温高圧のガスを生成し、それを排気タービンを通して高速で噴射して推力を得るものです。まず、エンジンの前部にあるインテークで空気が取り込まれます。その後、圧縮機で空気は圧縮され、燃焼室に送られます。

燃焼室では、燃料噴射装置から噴射された燃料と圧縮された空気が混ぜられ、点火装置により燃焼させられます。燃焼によって生じた高温高圧のガスは、排気タービンを通過し、エンジンの後方へと噴射されます。

排気タービンは、この高温高圧のガスのエネルギーを回転エネルギーに変換し、圧縮機を駆動するために使用されます。排気タービンを通過したガスは、ノズルから高速で噴射され、その反作用によって航空機に推力が生じます。これがターボジェットエンジンの基本的な原理です。

エンジン後部から噴出するガスが非常に強力なため、より高度の推力が得られます。アフターバーナ (高温排気ガス中に燃料噴射して再燃焼させる) があるため、超音速旅客機や、音速で移動を必要とするジェット戦闘機のエンジンとして利用されています。

ターボジェットエンジンのその他情報

1. ガスタービンエンジンの種類

ガスタービンエンジンにはターボジェットエンジンの他に、ターボファンエンジン、ターボプロップエンジン、ターボシャフトエンジンがあります。その中でもジェットエンジンと呼ばれる噴流 (ジェット) を発生させて、その反作用を推力に利用するエンジンは、ターボジェットエンジンとターボファンエンジンです。

ターボプロップエンジンはタービンの回転によりプロペラを回転させ、プロペラにより推力を得るエンジンで、プロペラ機などのエンジンになります。ターボシャフトエンジンはタービンの回転をシャフトの回転に変え、シャフトの回転を別の動力に用いるエンジンで主にヘリコプターの主翼の動力として用いられています。

2. ターボファンエンジン

ターボファンエンジンは、ターボジェットエンジンの圧縮機の前部にファンを圧縮機と同軸で追加した構造になっています。ターボプロップエンジンのプロペラの直径を小さくし、ジェットエンジンの内部に組み込んだような構造がターボファンエンジンになります。

ターボプロップエンジンでは、プロペラの回転によって得られる空気の流れは純粋な推進力となります。これに対して、ターボファンエンジンでは、圧縮機の直径に相当する部分の空気は圧縮機を通りますが、圧縮機の直径よりも大きな外周部分の空気は圧縮機を通過しません。

圧縮機を通った空気の流れは、コアエンジンとなるターボジェットエンジンを通じて高温で高速な噴流となりますが、圧縮機を通らなかった空気の流れは低温で低速な噴流となります。最終的にこれらの流れが混ざり合い、噴流の速度が平均化されます。これにより、航空機にとって最適な速度の噴流が得られます。ターボファンエンジンでは、ターボジェットエンジンと比べて噴流の量も増え、出力が向上します。

ターボシャフトエンジンとは

ターボシャフトエンジンとは、航空機や陸上車両に使用されるガスタービンエンジンの1種です。

燃焼ガスのエネルギーをシャフトの回転に変換して動力を得られる特徴があります。そのため、ターボジェットエンジンやターボファンエンジン、ターボプロップエンジンなどとは異なり、推力ではなく、シャフトの回転によって生じる出力を利用する用途に適しています。

特にヘリコプター向けとして用いられる場合が多いです。ターボシャフトエンジンは、出力当たりの重量、体積が小さい、エンジン自体の振動が少ない、オーバーホール周期が長い、エンジン自体の冷却装置が必要ないなどの特性があります。

ターボシャフトエンジンの使用用途

ターボシャフトエンジンは、主に以下のような用途で使用されています。

1. ヘリコプター

ヘリコプターでは、ターボシャフトエンジンが主回転翼 (メインローター) を駆動するために用いられます。噴流のほとんどをタービンに吸収させて、軸出力をシャフトの先に回転翼を接続すればヘリコプター用のエンジンとなります。

高い出力と効率性が求められるヘリコプターでは、ターボシャフトエンジンは非常に重要な役割を果たしています。

2. 陸上車両

ターボシャフトエンジンは、陸上車両、特に軍用車両や大型建設機械にも使用されます。車両に高い動力を供給できるため、重量物の運搬や移動に適しています。

3. パワージェネレーター

ターボシャフトエンジンは、電力や圧縮空気の供給源となる発電機・圧縮機に接続すれば補助動力装置となります。この方式は、発電用ガスタービン、スクリューの駆動に使う船舶用、鉄道、戦車、石油プラントなどさまざまな産業分野で活用されています。

ターボシャフトエンジンは、発電機を駆動して電力を生成するためにも利用されます。緊急時や遠隔地での電力供給に用いられることが多いです。

ターボシャフトエンジンの原理

ターボシャフトエンジンの原理は、ターボジェットエンジンと同様に、空気を取り込み、圧縮し、燃料と混ぜて燃焼させることで高温高圧のガスを生成し、それを排気タービンを通してエネルギーを回収するものです。

ただし、ターボシャフトエンジンの場合、排気タービンで回収されたエネルギーは、推力を生み出すのではなく、シャフトを駆動するために使用されます。このシャフトは、ヘリコプターではメインローターを回転させたり、陸上車両では車輪を駆動させたり、そして発電機では電力を生成したりするために利用されます。

ターボシャフトエンジンのエンジンの構造は、燃焼部と出力部に分けられます。

1. 燃焼部

圧縮機、燃焼室、タービンと吸排気口など燃焼部は外気を取り入れ圧縮して燃やすためのコンプレッサータービンがあり、ターボジェットエンジンと同等の構造となっています。

2. 出力部

出力部は、排気からトルクを得るためのパワータービンによりシャフトの回転軸出力として取り出され、クラッチや変速機を介してメインローターなどを回転させます。

ターボシャフトエンジンのその他情報

1. ターボシャフトエンジンのメリット

ターボシャフトエンジンは、他のガスタービンエンジンと比較して、出力あたりの重量や体積を小さくできます。また、静音性に優れ、エンジン自身の振動が小さいです。

また、低燃費で信頼性が高く、オーバーホール周期を長くできるため、メンテナンスコストが低いなどのメリットがあります。ヘリコプターや小型の固定翼機に適しています。

2. ターボシャフトエンジンのデメリット

推力重量比が低いため、高速飛行には不向きです。また、加速性能も低く、離陸や着陸に時間がかかります。複雑な構造により、他のエンジンに比べて、出力あたりの価格が高くなる場合があります。

セーフティーコーンとは

セーフティーコーンとは、高さ約70cm前後の円錐形の保安器具です。

主に道路や工事現場などの規制や区分けを目的として置かれ、道路工事などでは高さが700mmのセーフティーコーンを使うように規程されています。セーフティーコーンは「保安設備」に含まれ、保安設備には「道路工事保安施設設置基準」が決められており、必ず設置する必要があります。交通誘導や立入防止が目的です。

セーフティーコーンの色は赤や朱色だけでなく、黒と黄色の縞模様や景観を崩さないなど、場所や目的に合わせた配色されたものが存在します。そのほか、高さが約120cmや約180cmなど、通常より大きなサイズもあります。

セーフティーコーンの使用用途

セーフティーコーンは、工事現場などで利用されます。お祭りやイベントでの人の流れを整理するために用いられるほか、スポーツ競技で選手の目印や誘導に使用可能です。

駐車場の誘導や整理に加えて、予約場所の確保にも使われます。自動車教習所では練習用として使用され、ジムカーナではコーンの配置によってテクニカルなコースを設計する場合も多いです。

ホームセンターなどで販売されており、一般家庭では迷惑駐車対策に利用可能です。便利で平たく折り畳めるセーフティーコーンもあります。高さが2メートル以上の巨大なタイプは、高速道路の工事規制開始部やマラソンの折り返し地点などに利用可能です。

夜間はセーフティーコーンの視認性を高めるために、反射シートを貼る場合もあります。LEDによって自発光するタイプもあり、上部が開いていて誘導棒や標識灯などを挿し込んで透過光で視認性を上げて使用する場合もあります。

セーフティーコーンの特徴

セーフティーコーンの円錐部の中身は中空で底も開いているため、重ね合わせて運搬や収納の際にスペースを節約できるタイプが多いです。高速道路の車線規制や風対策にはゴムやポリ塩化ビニル製のような合成樹脂製がよく使われます。路面との摩擦が大きく重量があり、弾性を持っているためです。軽量なポリエチレン製ではゴム製の重しが被せられる場合もあります。

また、従来用いられていた熱可塑性樹脂は耐候性が低いです。長期間の使用や寒冷地などでは割れて破損する可能性があります。低温対策としてゴム製やEVA製が選ばれています。EVAは柔軟性があり、寒冷時でもさほど硬くならず、破損の確率が低いです。

セーフティーコーンの種類

主にセーフティーコーンはプラスチックやゴムで作られており、材質の具体例として、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、軟質塩化ビニール、EVA樹脂などが挙げられます。使用用途や予算に合わせて選択する必要があります。

1. 低密度ポリエチレン

低密度ポリエチレンは軟質ポリエチレンとも呼ばれ、LDPE (英: Low Density Polyethylene) と記載される場合もあります。柔らかくて低温脆性に優れており、寒中でも脆性破壊を起こしにくいです。-20°Cまで耐性があり、機械的にも強いです。

2. 高密度ポリエチレン

高密度ポリエチレンはHDPE (英: High Density Polyethylene) と記載される場合もあります。高密度ポリエチレンは硬くて剛性に優れ、常用する際の耐熱温度は90～110°Cです。低密度ポリエチレンよりも結晶性が高く、比重は少し重いですが水より軽いです。低密度ポリエチレンと同じく、耐酸性、耐アルカリ性、電気絶縁性を有しています。低密度ポリエチレンと比較して剛性や耐熱性にも優れています。

3. 軟質塩化ビニール

軟質塩化ビニールはPVC (英: Polyvinyl chloride) と記載される場合もあります。可塑剤を塩化ビニールに添加して柔らかくした材料です。

4. EVA樹脂

EVA樹脂はエチレン-酢酸ビニル共重合樹脂 (Ethylence-Vinyl Acetate) の略です。ポリエチレンより柔らかくて弾力を持っており、軽量で無公害です。

スタッカーとは

スタッカーは垂直搬送機器の一種です。欧米を中心に普及されており、標準化されたパレットでのラックやトラックの荷台への積み込み作業を得意としています。

積載重量が1トンを超えない車種であれば、フォークリフトの運転資格がなくても操作できます。構内の荷物運搬においてフォークリフト操作の技術を習得することなく平面移動を可能にしています。

また、小回りも効き狭い所でも安全に移動が可能です。フォークリフトに乗らずとも位置調整などが容易にできます。

従来フォークリフトのみに任せていた作業を代替するため、フォークリフトの順番待ちや運搬経路での渋滞の解消に役立つ機器としてスタッカーは主力になりつつあります。

スタッカーの使用用途

様々な作業に対応するため、許容重量が980～1500kgのモデルが存在します。充電時間が短く、水の補充やメンテナンスが不要なリチウムイオンバッテリーを搭載し、100V充電器も搭載している電動のスタッカーも存在します。

安全性確保するために、オイルパイプが切断されたときでもマストの突然落下を防止、非常停止ボタンを押すだけで電源を即座に遮断するといった設計がされています。
また、アンチロールバックブレーキ装置で車両のロールバックを防止したり、リフト高が設定高より高くなった場合に車両は自動的に低速モードに切り替わるといったメーカー独自の安全に配慮した設計もされています。

全て手元のボタンとレバーで走行や昇降操作するための一体型のハンドルが装備されています。

ジャイロコプターとは

ジャイロコプターは、固定翼の代わりにローターがある一見ヘリコプターに似た外観です。ジャイロコプターはローターに直接動力は働いておらず竹トンボがゆっくりと降下するのと同じ原理で動いています。

ヘリコプターはエンジンの力でローターの回転から得られる揚力で飛ぶため原理が異なります。

離陸に必要な距離は5～30メートル、着陸時には5～0メートルの滑走が必要です。速度も遅いので大量輸送には向いておらず、スポーツやレクリエーション目的で使用されています。

日本では現在約200機が登録されており、組み立てや整備は指導のもと自らが行うことが原則となっています。図面やキットから作る「自作航空機」のカテゴリーに属しています。

ジャイロコプターの使用用途

ジャイロコプターは、駆動系などの構造がヘリコプターとは違いシンプルです。

ヨーロッパでは、換気や暖房など快適性を追求したキャビンをもつモデルも存在しビジネスの移動にも使用されています。

また、他の航空機とは比べ物にならない小回り旋回と荒天でも安定した飛行性能を発揮します。気温が低いところで-25℃に対応していることもあり、人命救助の仕事でも活躍しているモデルもあります。

そのほかには、警察、農業、環境調査、野生動物密猟監視、航空写真撮影等業務用などさまざまな用途に合わせたモデルが存在します。

近年では、小型リチウムイオン充電池が開発されたことでより軽量で低騒音のジャイロコプターが開発されています。

カーゴネットとは

カーゴネットとは、航空機の貨物室に搭載される用具「ULD（Unit Load Devices）」の一種です。航空機に搭載する貨物の積載時に側面、前面、背面を固定や保護をするためのものです。

航空機は様々なサイズが存在するため、貨物室のサイズや要望に対して規格の範囲内でオーダーメイドで販売しているメーカーもあります。

カーゴネットを貨物に固縛する場合はパレットとネットに専用のベルトを通して固定します。

ネットの下にはビニールシートなどで防水や盗難といった貨物の保護に必要な対策を施していることがあります。貨物の落下対策や固定の安定を向上させるために、一つの貨物に対して複数のネットを使用することがあります。その場合は結び目を固縛します。

カーゴネットの使用用途

カーゴネットは、航空機の貨物室だけでなく手荷物やヘリコプターの運搬でも使用されています。

航空用パレットに積み付けした荷物にカーゴネットを使用する際に箱の肩に負荷がかかりやすいため、荷物の箱自体に強度を持たせる対策が必要となります。

難燃性のポリエステルを編み込みされているものや、織り込まれているサイザル麻を材質として使用されています。耐用年数は３年です。

日本の航空会社が初導入したカーゴネットは耐用年数が5年となり重量も大幅に削減されています。材質は超高強力ポリエチレン繊維のダイニーマです。

水分を吸収しにくい素材のため、雨天時、水分吸収によるネットの重量増加を抑制することも可能となります。軽量化することにより、年間の消費燃料量を削減することができます。

エチケット袋とは

エチケット袋とは、乗り物酔いなど体調不良に伴う吐瀉物を受けるものです。別の呼び方として「吐袋（とぶくろ）」と称されたり、海外では「Disposal bag」など様々な呼称があります。

使用する際は、開封して使用後は袋の口を折り返します。開口部を大きくすることで袋の中に口を入れやすい構造にしてあり、シンプルながらも折り返して捨てることで飛散防止などの衛生面への配慮がなされています。

その他の使用方法として小便・大便の処理に使用したり、ゴミ袋として使用することもできます。

また、海外では広告媒体としているケースもあります。

かつては、ブリキ缶や段ボールで対応していましたが、紙袋になり世界標準規格品となりました。

エチケット袋の使用用途

袋の外側は紙製であり、内側はビニール加工がされています。袋の内側の防水加工は現在のビニール加工になる以前は、パラフィン紙や厚紙でした。

紙製のため、燃えるごみとして始末できます。生産コストも低減でき、地球温暖化などの環境対策が可能です。

水やお湯で24時間後放置しても水漏れしない耐久性があります。また、油でも油漏れはなく、24時間後でも袋の表面に油シミができる程度で漏れることはなく高い耐久性を実証しています。

吐瀉物に含まれている水分を効率よく吸収するために、「高吸収性ポリマー」「セルロース」を袋の中に入れてあるエチケット袋も存在します。凝固剤やにおい対策している商品など幅広い需要に対応しています。

ウイングスーツとは

ウイングスーツとは、特殊な布を手と足の間に張る特殊スーツです。高所からスカイダイビングのようにジャンプして空を滑走する体験ができます。1990年代のフランスで原型が考案され、1999年にはフィンランドで販売が開始されています。

ウイングスーツでの飛行は『ウイングスーツ・フライング』や 『スカイフライング』 と呼ばれています。ウイングスーツで飛ぶ人間の事を『ウイングスーツ・パイロット』、『ウイングスーター』、『スカイフライヤー』と呼びます。

高い崖が多く、規制がほとんど存在しないスイス、ノルウェー、フランス、イタリアなどの欧州諸国で盛んなスカイダイビングのカテゴリーに属するスポーツ競技です。

パラシュート降下よりも方向や飛び方が自由に変えられるスーツを着用することがスカイダイビングと異なる部分です。その分事故率が高く、毎年死亡者が出ています。

ウイングスーツの使用用途

一般的で値段が安めのウイングスーツは空気を通さないナイロン素材で作られています。薄手と厚手の２種類のナイロンを利用して空気が入ると膨らみ硬くなるラムエアー構造を作っています。これによってダイビング中の空気抵抗を増やして落下速度を抑えるだけでなく、揚力も発生して滑空することが出来ます。

最高時速は200km以上に達します。着陸時は、事前にパラシュートを開いて減速します。これはスーツ単体での飛行時の急減速が難しいためです。

スカイダイビングの上級者が一定の条件を満たさなければならないほど滑空や着地などの操作難易度が高いため、体験できる対象者は限られています。

その他に、カーボンファイバーで作られた飛行機のような翼『ウィングパック』を装着できるウイングスーツもあります。値段は高くなりますがウイングパックは速度と移動距離をさらに増大させることができるジェットエンジンを装着することが可能です。主に軍事の分野で使用されています。

adsbとは

adsbは、放送型自動従属監視のことです。航空機が衛星測位システム（GNSS）を使用し自らの位置を特定し、その機位を絶えず送信することで追跡を可能とする監視技術です。

主に航空交通管制で使用され、航空機のカテゴリ・識別、航空機の旋回・上昇・降下などを、通知するシステムです。

ヨーロッパの領空内に入っているすべての飛行機で2015年までにadsbが必須となっていました。ヨーロッパとアメリカは、2009年12月にトランスポンダの搭載を義務づけることを決定しています。

航空機が発するトランスポンダ応答信号にはこのシステムによる情報が追加され、航空機がGPS(衛星利用測位システム)により測位した機体自体の位置情報や個体識別アドレスといった情報を受信・解析することにより航跡データを得ることが可能です。

adsbの使用用途

この技術は『Flightradar24』のwebサイトなどの用いられています。一般の人でも受信セットを購入すれば簡単に航跡データを得られます。日本での搭載義務はありません。日本国内の国際線が多い空港は9割以上の航跡データが取得できますが、国内線が多い地方の空港では5割程度見られます。

従来のレーダーシステムよりも低い費用で、広範囲での状況が把握できる上に精度も高い品質のトラッキングを可能にします。航空機同士が相互に位置情報を交わすことで個別に状況判断も可能となり、人間の操作を必要としない『完全自動式』です。

また、従来の方式よりも航空機同士の間隔を詰める指示を管制官が出せるため、空域や空港などで混雑している多くの交通量をさばけることにつながります。効率化されることで、進入や着陸に対する許可を待つ時間が短縮されることからコスト削減や環境保全も見込まれています。

管制官が視認している周囲の交通状況といった情報が航空機側でも共有できる上、一時的な飛行制限の情報を取得することが可能です。

そして、夜間や雨天でも位置情報が正確です。地上ではadsbを装備した地上車両などを含め正確に位置を把握することが可能です。

遠隔地や、レーダー探知範囲が限られている山岳地帯でも効力を発揮します。最大範囲は、通常370km未満です。