航空機用エンジン:タービン要素の研究開発

Abstract

The turbine of an aero gas turbine engine already has to endure conditions of high temperature and stress, and even further increases in performance are necessary. To achieve this requires more advanced turbine technology, particularly in the areas of aerodynamics, cooling and materials. Research and development in these fields by Kawasaki Heavy Industries Ltd. (KHI) has resulted in such technology. Application of Computational Fluid Dynamics (CFD) and three-dimensional design to study aerodynamics resulted in highly-loaded high-performance turbines. Multi-row film and diffusion hole film techniques were developed to enhance cooling technology. The advanced material Oxide Dispersion Strengthened (ODS) alloy was studied and found suitable in application for air-cooled turbine blades. These technologies can also be applied to industrial gas turbines as well as to future aero-engines. In this paper, details of these turbine research and development are described.

ガスタービンエンジンのタービン要素はかねてから高温および高応力条件に対する耐久性が求められ、さらに一層の性能向上が必要である。これを達成するには、特に、空気力学、冷却および材料の諸分野におけるより先端的タービン技術を必要とする。これら分野における川崎重工業(KHI)による研究開発は上記技術で成果を挙げた。空気力学研究への数値流体力学(CFD)および3次元設計の適用が高負荷高性能タービンで成果を挙げた。冷却技術を促進するために多翼列およびディフュージョンホールフィルム技術を開発した。高性能材料である酸化物分散強化(ODS)合金を研究し、空冷タービン翼への適用に適していることが分かった。これらの技術は将来の航空機エンジンに対するだけではなく産業用ガスタービンへの応用も可能である。本論文では、これらのタービン研究開発の詳細を記述した。