ジェットエンジン後方に搭載可能なエンジン内蔵型電動機を開発――航空機システム全体の電動化、最適化目指す IHI

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(左)エンジン内蔵型電動機のイメージ図 (右)エンジン内蔵型電動機

IHIは2020年3月30日、ジェットエンジン後方のテールコーン内に搭載できるエンジン内蔵型電動機を開発したと発表した。同社によると世界初となる。

IHIによると、ジェット旅客機の運航機数は今後20年で約2倍の増加が見込まれる一方、国際航空運送協会(IATA)が航空機におけるCO2排出量を半減する目標を掲げている。これらを同時に達成するためには、従来の技術改善だけではなく、安全性や経済性を維持しながら環境性を飛躍的に向上させる新たな航空機システムの実現が必要になる。

従来の航空機はエンジン外側に搭載した電動機とエンジンの回転軸をギアやシャフト機構を介して接続して発電しているが、この方法で電動機を大容量化すると機器の大型化による空気抵抗増加などを招くという課題があった。また、エンジンの回転軸の直結させるタイプの電動機の研究開発が行われてきたが、振動や衝撃、また高熱に対する耐性などの技術的課題があった。

今回の開発では、300℃耐熱絶縁被膜を有する高密度成形コイルなどの電動機の高出力密度化に有用な材料技術を駆使した。さらにジェットエンジンの研究開発で培った熱/流体/構造技術を生かした新開発の排熱システムを組み合わせることで、テールコーン内部にエンジン軸直結で搭載できるエンジン内蔵型電動機を実現した。2020年2月には、IHI技術開発本部にて、地上実証試験を行い、定格出力250kWを達成した。なお、テールコーンとは、高温となるジェットエンジン低圧タービン後方に位置し、排気の流れを整える部品である。

同社では、航空機のCO2排出量削減に向けた技術革新として、エンジンを含む航空機システム全体のエネルギーマネジメントの最適化を目指す「航空機・エンジン電動化システム」(MEAAP)を提唱しており、今回開発した電動機はそれを実現させるための一歩となる。

同社では今後も必要な機器の電動化開発、および航空機システム全体の電動化、最適化に取り組み、2030年代にMEAAPの実現を目指す。今後、エンジン内蔵型電動機のジェットエンジン搭載実証の検討を加速するとともに、次世代航空機で期待されるハイブリッドエンジン化などを目指し、さらなる大出力化に向けた可能性を検討していく。

航空機・エンジン電動化システムのイメージ図

今回の開発は、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の「航空機用先進システム実用化プロジェクト」の委託業務「次世代エンジン電動化システム研究開発」において国内各社と連携して行われた。

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