F7-10 エンジンの Design of F7-10 High Bypass Turbofan Engine for P-1 Maritime Patrol Aircraft 空部ス部空エンジン部空部ス部空エンジン部 F7-10 エンジンの P-1 のファンエンジン部

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1.　緒　　　　言 F7-10エンジン（第 1 図） P-1 ( 1 ) （第 2 図）の ファンエンジン 2000 部（：） 2010 量エンジンの（の XF7-10 XP-1）エンジンの量エンジンの P-1 の P-3C のの空 F7-10エンジンのの 6 tf スのバイパスファンエンジンののファンのエンジンの 2.　F7-10 エンジンの設計および特徴 2. 1　エンジンに求められる特性 エンジンのの空 第 1 図　F7-10 エンジン Fig. 1　External view of the F7-10 engine

第 2 図　P-1 ( 1 )

Fig. 2　P-1 maritime patrol aircraft ( 1 )

F7-10

エンジンの

Design of F7-10 High Bypass Turbofan Engine for P-1 Maritime Patrol Aircraft

　　　　　空部ス部空エンジン部　　　　空部ス部空エンジン部　 F7-10 エンジンの P-1 のファンエンジン部（：） 2010 量エンジンのエンジンの量エンジンの F7-10エンジン 6 tf スのエンジンの F7-10 エンジンのエンジンの

The F7-10, a turbofan engine for the P-1 maritime patrol aircraft operated by the Japanese Maritime Self-Defense Force ( JMSDF ), was developed by the Ministry of Defense Technical Research & Development Institute ( Current Acquisition, Technology & Logistics Agency ) and service entry of the production of the F7-10 engine commenced in 2010. IHI is in charge of designing and producing the F7-10 engine ( including the prototype engine ). The F7-10 engine has achieved excellent fuel efficiency among the existing six-ton class engines. This paper presents the design overview of the F7-10 engine and its components.

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空ののエンジンの量ンの量のののバイパスファンエンジン ( XF5-1 ) のコアエンジン部流スのア MIL-E-5007D ( 2 ) _の _{インス} JSSG-2007A ( 3 ) _バイパス _{ファンエ} ンジンのエンジン FAR Part. 33 ( 4 )_{の部} _ス

ICAO（ International Civil Aviation Organization：空）の ( 5 ) ( 6 ) 2. 2　エンジン熱サイクルおよび構成の検討 2. 2. 1　バイパス比と SFC の関係 バイパス空気コア空気の流 第 3 図 バイパスファンの気バイパス空気量ン気コア空気量のエンジンの気

SFC（ Specific Fuel Consumption：）パの流量エンジンの SFC U エンジン気 V エンジンの hth Fn 流量 Wf エンジン流 空気流量 m Fn =m V U

(

−

)

( 1 ) エンジンの hth エ 量 Q hth= m V

(

−U

)

(

Wf Q⋅

)

1 2   2 2 _{( 2 )} SFC ( 1 ) ( 2 ) の ( 3 ) SFC 2 =Wf = + F V U Q th h n ( 3 ) SFC エンジンのエンジン気のバイパス 2. 2. 2　F7-10 のエンジン熱サイクルおよび構成 F7-10エンジンエンジン量のバイパス 8 エンジンの気 SFCのバイパスファンコア部流ファン部のファンンののファン 3 ファンのファン F7-10エンジンコアエンジン流 XF5-1 2 2 ( LPC ) エンジン ( 7 ) エンジンファンンののイエンジン F7-10エンジン部の NO_x 量 F7-10エンジンの 第 1 表 F7-10エンジン 第 4 図 F7-10 エンジン 6 tf スのエンジンのバイパス SFCのエンジン ( 8 ) ( 9 ) ファン部バイパス空気流量（コア空気流量の 8 倍）*1 コア空気流量コア部（注）　*1：F7-10 エンジンの場合 第 3 図　バイパス空気コア空気の流 Fig. 3　Bypass and core flow

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2. 3　ファンの設計 ファンの部エンジンのの量のエンジンの量の空気イン部のの場合 F7-10エンジンのファンイ 1.6 のの空のの 2 の 1 スのファン空のエンジン量のンのの 第 5 図 ファン ( LPC ) ( HPC ) ン ( HPT ) ン ( LPT ) 第 4 図　F7-10 エンジン Fig. 4　F7-10 engine cross-section

( a )　解析モデル ( b )　解析モデル（外径側から見る） ( c )　解析結果 のファンのエンジンエンジン 第 5 図　ファンの ( 10 )

Fig. 5　Transient analysis of deformation of fan blade impacted by foreign object ( 10 )

第 1 表　F7-10 エンジンの

Table 1　Specifications for the F7-10 engine

　　　　　　　　エンジン 2 ファンエンジン * 1 kN ( tf ) 60 （ 6） S F C* 1 _kg/h/daN _0.34 空気流量* 1 _kg/s ₂₄₀ バイパス 8 ファン 1.6 27 1 500 　　　　（注）　*1：気の

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ファンの ( 10 ) の部のエンジンファンエンジンファンスのエンジンファン場合ファンスのの量 第 6 図 ファン部 2. 4　低圧圧縮機 ( LPC ) の設計 バイパスファン部のの F7-10エンジン LPC ( HPC ) ののエンジン LPC ファン部 LPC ののファンの流 2 ファン部合 1.7 第 7 図 LPC部のバイパスエンジンの場合流 LPC の流流 HPCの流ののののスン流流の HPC スン（流の） LPC スンファンの空ののエンジン LPC エンジン LPCの流量 HPCの流量のン LPC HPC エンジンのののス LPC HPC 1 の場合 LPC 流量 HPC 流量 LPCの（ス）ジ F7-10エンジンエンジンの LPC 流量の部エンジンバイパス流気バスンの 2. 5　高圧圧縮機 ( HPC ) の設計 イエンジン 27 LPC HPC 16 エンジン量の部の 8 エンジンアイ ( IGV ) 1 ( 1SV ) ファンファンスファン ( a )　　 ( b )　 ( c )　 第 6 図　ファン部 Fig. 6　Fan section

LPC 気 LPC

スン

第 7 図　LPC 部の

(5)

2 ( 2SV ) の部ののスエンジンアイのの HPC 気バイパス気ス F7-10エンジン 6 tf スバイパス（ 8 ） HPC 流空気量流 HPC 部流空の（アンス）流ののの流 CFD

( Computational Fluid Dynamics )

スの空エンジン 第 8 図 HPC 部の CFD （） 1 3 のスの 1 （）ススの 1 ス 3 ス部スの量 第 9 図 HPC 部 HPCののエンジン第 10 図 HPC （） 2. 6　燃焼器の設計 エンジンののスののの NO_xの F7-10エンジン 2 イ 2 のの空気流イのコン気流 HPC HPC HPC 1 3 ス HPC ス ( a )　　 ( b )　HPC 1 3 ( c )　HPC 第 9 図　HPC 部

Fig. 9　High Pressure Compressor section

( a )　モ 1 　　（ 1F*1_モ _） ( b )　モ 2 　　（ 1-2S*1_モ _）（注） *1： F スパンの S のののの（ 1-2S 2 のスパン 1 の）量 + − 第 10 図　HPC （）

Fig. 10　HPC blade vibration mode analysis by FEM ( Displacement distributions )

（）

2 3 3

第 8 図　HPC 部の CFD （）

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第 11 図 部ののイの（ 1 500 ）部ののの NO_xの ICAOのエン量の ( 5 ) 2. 7　高圧タービン ( HPT ) の設計 8 の HPC 量のパ HPT 2 HPT のス流部フのの空気 HPC 空気ンの合のののの F7-10エンジン HPTののイ 第 12 図 HPT部 2. 8　低圧タービン ( LPT ) の設計 LPT HPT のスエ流量のファンンエンジン量のファン F7-10 エンジン LPTの流ンののン 4 LPT 1 000 のス LPT流の HPT の流ンジン流空ンジンのの 第 13 図 LPT 部の HPT HPT HPT ス ( a )　　 ( b )　HPT ( c )　HPT （注）：スの流 第 12 図　HPT 部 Fig. 12　High Pressure Turbine section

空気

スイ

( a )　　 ( b )　 ( c )　

第 11 図　部

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2. 9　制御・補機の設計 スエンジンイスイアエ 第 2 表 F7-10エンジンの 第 14 図 F7-10エンジンのののスのエンジン流イ 2 部の場合の 7 のの EMI （ Electromagnetic Interference：）の 2. 10　艤ぎ装の設計 2. 9 節 エンジン気空気合スののインフス量のアス CAD のインフスの合 CAD 第 15 図 CAD 2. 11　適用材料 量ン LPT ンジン 第 13 図　LPT 部の

Fig. 13　Low Pressure Turbine cross-section

第 2 表　F7-10 エンジンの

Table 2　Controls and external components list of the F7-10 engine

　　　 No. 　　　　　　　　　 1 ンの 2 部の量 3 のイ 1 インの 2 インの 3 イの 4 空気イ空気のアエ 1 VSVアエ HPC の 2 VBVアエ LPC 気バの 3 気バ気バの 1 エンジンエンジンのの 2 の 3 の 1 ECU エンジンの 2 NF ンの 3 T2 ンエンジンの 4 T25 ン HPC の 5 T45 ン LPT スの 6 パイ LPT 1 の 1 EGT ン LPT スの 2 インの 3 インの 4 インイン量の 5 の（注） VSV ： VBV ：気バ ECU ：部 NF ： EGT ：ス

(8)

インイン部ンンン部フアエンジン 第 14 図　F7-10 エンジンの

Fig. 14　Controls and external components of the F7-10 engine

( a )　か ( b )　か ( c )　側 （ HPC ）アスコス HPC スエンジンエンジン（注）　アスコ：エンジン部の 第 15 図　 CAD

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第 16 図 F7-10エンジンのファン LPC HPC 部の部のン合ア合ス ( FRP ) HPC 部ン部の部合 2. 12　低騒音化設計 バイパスのエンジン気ジのファンファンの流の流のののンファンの ICAOの ( 6 ) ア 3.　結　　　　言 F7-10エンジンのエンジンの F7-10エンジン 6 tf スのバイパスファンエンジンのの P-1 の　謝　　辞　 F7-10エンジンの量エンジンの部（：）部のの 参考文献 ( 1 ) JMSDF ジ：（ンイン） < http://www.mod.go.jp/msdf/index.html > （ 2015-12-11）

( 2 ) MIL-E-5007D：Engine, Aircraft, Turbojet and Turbofan, General Specification For　　US Military Specification　( 1973. 10 )

( 3 ) JSSG-2007A：Joint Service Specification Guide-Engines, Aircraft, Turbine　( 2004. 1 )

( 4 ) FAR Part 33 : Airworthiness Standards : Aircraft Engines Section 33. 76　( 1999 )

( 5 ) ICAO ANNEX16：Volume II 2nd Edition Part III　 Chapter 2　( 1993 )

( 6 ) ICAO ANNEX16：Volume I 4th Edition Part II　 Chapter 4　( 2001 ) ( 7 ) 　：バイパスファンエンジン　　スン　Vol. 40 No. 3　 2012 5 　　pp. 80 88 ( 8 ) 　：エンジン ( XF7 ) の　　GTSJ スン（ 37 ） 2009 1 pp. 53 60 ( 9 ) 　：エンジン ( XF7-10 ) の（）　　GTSJ スン（ 41 ）　2013 1 　　pp. 37 44 ( 10 ) 部　：エンジン ( XF7-10 ) の　　ンジ（ 51 ）　1F10 ( JSASS- 2013-5072 )　2013 11 ：ン合：ア合：合：FRP ：合 第 16 図　F7-10 エンジンの Fig. 16　F7-10 engine materials