1. 日本の航空機用エンジン事業の沿革 2. 航空機用エンジン事業の特徴と事業環境の変化 3. 航空機用エンジン事業の技術トレンドー低燃費 / 軽量化ー低騒音ー低 Nox ー高信頼性 4. 今後の発展に向けてー開発プログラムの動向ー競争力向上に向けて 2

「航空機用エンジン事業の歴史と今後」

平成２５年度第１回ＳＪＡＣ講演会

2013年４月９日

一般財団法人 日本航空機エンジン協会

株式会社 ＩＨＩ

顧問 渡辺 康之

2

１．日本の航空機用エンジン事業の沿革

２．航空機用エンジン事業の特徴と事業環境の変化

３．航空機用エンジン事業の技術トレンド

ー低燃費／軽量化

ー低騒音

ー低Nox

ー高信頼性

４．今後の発展に向けて

ー開発プログラムの動向

ー競争力向上に向けて

4

◆占領軍による航空機関連技術研究・産業の禁止

◆通産省主導による日本ジェット・エンジン㈱の設立

石川島重工業、富士重工業、富士精密工業、新三菱重工業、川崎航空機（1956に）が

参加－いずれも当時の社名

◆総理府航空技術研究所の発足

◆日本ジェット・エンジン㈱の業務を石川島重工に移管

◆練習機用エンジンJ3-3が型式承認取得

◆航技研／防衛庁第3研究所／IHIによるエンジン要素研究を実施

◆通産省工技院大型プロジェクトによる

民間機用実証エンジンFJR710

の研究開始

／航空機用ジェット・エンジン技術研究組合設立

◆Rolls-Royce（英）と日本エンジン3社（IHI,KHI,MHI）／上記研究組合による110席クラス

旅客機用エンジンRJ500開発着手

◆日本航空機エンジン協会（JAEC）発足

◆150席クラス旅客機用エンジンV2500開発着手／IAE発足

民間

航空機用

エンジン事業－日本が参入するまでの道のり

～1952まで

1953

1955

1959

1960

1961～

1971

1980

1981

1983

全長／ファン直径 2,478mm／1,240mm 重量 1,080kg 推力 10,588lbf （4,802kgf） バイパス比 6 全体圧力比 19 主要構造 ２軸式ターボファン （Fan 1段／LPC 1段／HPC 12段／HPT 2段／LPT 4段） 回転数 13,980rpm（Ng）／5,850rpm（Nf） 燃料消費率 0.39kg/kg・ｈ

FJR710：高バイパス比 ターボファン・エンジンの技術実証

ＦＪＲ７１０／６００Ｓエンジン

ＳＴＯＬ機 飛鳥

1980

₂₀₂₀

GE90-115B

CF34-10

V2500-A1/A5/D5

CF34-8

Trent700/800

Trent500

2000

2010

1990

年代

GE90-85B

IHIの民間

エンジン

事業開発の推移

FJR710

PW1100G-JM

Global7000 and Global8000

Passport20

Copyright © 2013 IHI Corporation All Rights Reserved.

GEnx

写真提供：丸紅、JAL、AIRBUS、Bombardier、JAXA、JAEC、RR web site、 GE web site

8

２．航空機用エンジン事業の特徴と事業環境の変化

高付加価値産業

• 重量当り単価が高く、高付加

価値の研究開発集約型産業

高い技術波及効果

• 高度技術を先導的に実用化す

ることにより、他産業への技

術波及効果が高い

安全保障上の意義

• 抑止力の確保、情報収集等

• 航空機等の装備品の自主開発、

国産化が重要

すそ野の広い産業

• 部品点数が多く、裾野の広い

産業であり、雇用吸収力大

航空機エンジン産業の特徴

－幅広い高度技術が必要

・高い信頼性

・広い作動範囲

（飛行高度、機速等）

を満足する高温・高圧・高精度

等の高度な生産技術が必要

－開発リスク・事業リスクが

極めて大きい

・莫大な開発費

／長期の開発期間

・長期の事業資金回収期間

技術先進国のみが保有できる知識集約型の高度技術産業

航空機エンジン事業の特徴

開発のプロセスと期間

累計キャッシュフロー

運航開始

型式承認

航空機

プロジェクト開始

エンジン

プロジェクト開始

初期概念

累積出費

新規開発

派生型開発

５年 １０年

０年

１５年

投資回収に長期間を要する

累積事業投資額が大

航空機用エンジン事業－大きな開発リスク・事業リスク

（例）航空機エンジンの開発にかかる時間と資金の模式図

最大出費

（８－１０年）

累積損益分岐

（１２－１６年）

開発に長期間を要する

12

燃料価格 $1.00/gallon

燃料価格高止まり

$3.00/gallon

Cash Operating Cost

* 500NM Mission

高性能機（次世代機）への要請続く

・新型高性能エンジンへの換装

・機体への軽量材の適用

（複合材，アルミリチウム合金）

環境要請

アジア，南米，アフリカの躍進により

中古機市場が縮小

旅客機／エンジンの

製品サイクルが短くなる

巨額の開発投資，

設備投資が続く

ビジネスモデルの

建て直しが必要

民間航空機用エンジンの事業環境

Quoted From A.Epstein, AIAA Executive Symposium (2011)

３．航空機用エンジン事業の技術トレンド

ー低燃費／軽量化

ー低騒音

ー低Nox

低燃料消費率実現の要因

高温化

低燃費化

推力

高バイパス比化

推力

推力

バ

イ

パ

ス

比

全

体

圧

力

比

タ

ー

ビ

ン

入

口

温

度

高圧力比化

各構成要素の

効率向上

＊超大型エンジンの例を示す

熱効率、推進効率

総合効率 （

η

_th×

η

_p

）

コ

ア

の

熱

効率

（η

th

）

推進効率（含，伝達ロス） （

η

_p

）

B-787

高バイパス比化への道

ファン径 大

バイパス比 低

ファン圧力比 高

バイパス比 高

ファン圧力比 低

低圧系（ファン，LPT）の重量増により，

燃料消費悪化

・ファン部への軽量複合材の採用，

・LPTの高負荷化・軽量材の適用

あるいは GTF(Geared Turbo Fan)

16

複合材ﾌｧﾝｹｰｽ

複合材SGV

技術トレンド －低騒音化

騒音規制値に対する騒音レベルの推移

1960年代の航空機に対し，

B777やB787のうるささは

聴覚的に1/4未満に低下

0

20

40

60

80

100

120

140

0

10

20

30

40

N

O

x

(g

/

kN

)

エンジン圧力比

1986 Standard

ICAO/CAEP2 1996

ICAO/CAEP6 2008

ICAO/CAEP4 2004

20%削減

16%削減

12%削減

15%削減

ICAO/CAEP8 2014

推力89kN以上

技術トレンド －低ＮＯｘ化

ＮＯｘ規制値の推移

20

技術トレンド －高い信頼性

航空機用エンジンの信頼性の推移

一

、

０

０

０

エ

ン

ジ

ン

飛

行

時

間

当

た

り

[

]

飛

行

中

停

止

率

累積エンジン飛行時間（100万時間）

0

新型機種

1980年代の機種

1980年以前

の機種

0.1

1

₁₀

100

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0.9

0.7

0.6

0.8

_{信頼性向上の要因}

•高温化技術の向上

•高信頼性設計

•リスク排除実証試験

飛行中エンジン停止率（ＩＦＳＤ）の推移

V2500エンジン

（2011年7月末）

累積エンジン飛行時間：

97

百万時間

ＩＦＳＤ：

0.001

22

V2500 エンジン

搭載機種

A320 150～179席

（V2500-A1/V2527-A5）

A321 185～220席

（V2530/33-A5）

A319 124～145席

（V2522/24-A5）

MD90 153～172席

（V2525/28-D5）

エンジン概要

(V2500-A5)

推力

14トン

重量

2,370㎏

バイパス比

4.6

ファン径

1.6m

国際共同開発 （米・日・独・(英) ・(伊)）

V2500エンジン カット図

Copyright © 2013 IHI Corporation All Rights Reserved.

©AIRBUS

©AIRBUS

©AIRBUS

23

プログラムシェア

10

20

30

40

50

60

70%

エコエンジン

CF34

V2500

GEnx,Trent1000

大型

エンジン

中型

エンジン

小型

エンジン

GE90

・

ここ20年で、日本は世界で最重要の

パートナーとなった。

・ 日本主導の開発プログラムを立上げる

実力も付いてきている。

・ 独自の競争力を高め、小型エンジン、

ＳＳＴ用エンジンで飽くなき挑戦をして

行く。

最近の民間エンジン国際共同事業

民間エンジンプログラムへの日本の参画状況と今後について

24

４．今後の発展に向けて

ー開発プログラムの動向

ー競争力向上に向けて

事業環境，事業構造及び開発の動向

３）エンジン開発の動向

状況

開発プログラム

エンジン開発

大型機

B777販売好調。

但しA350-1000への

対抗必要。

B777X

－N

W

－N

E

F

B

15～20%改善

2020年前後就航を目指し革新

技術を盛り込んだエンジン開発

が始まる。

中大型機

B787就航。

A350開発中。

機体への複合材やアルミリチウ

ムの採用が加速。

技術やプロセスの問題で開発

遅れ発生。

GEnx,T

1000は現時点で

最新鋭のエンジン。

当分性能改善の努力が続けら

れる。

B787-10用に推力増強も必要。

狭胴機

A320neo,B737MAX

の開発が始まっている。

1,000機／年出荷の巨

大市場

A320neo,B737MAX共基本的

には新世代エンジンへの換装。

F

B

15%改善。

バイパス比12レベルへ。

PW1100G-JMとL

-Xで激し

い技術の競争。

小型機

（リージョナル機）

E

,B

がほぼ独占。

これに日本のMRJが

挑戦中。

MRJ（GTF搭載）が3～4年で就

航。

E

社はE190の派生型

機を検討中。

小型機用にもバイパス比10を超

える高性能エンジンを開発する

方向。

中，大型レベル性能（技術）とコ

ストを両立させる必要あり。

＊ CMC（セラミック基複合材）の研究開発の体制については別紙参照

わが国の総合技術力、競争力の向上に向けて

１）設計・開発能力の革新的向上（最適設計の高度化、開発期間の短縮）

– 空力、伝熱、燃焼、構造設計・解析など個別技術の高度化

– 空力/伝熱/構造・振動の統合解析(SIMULATION)技術・・・高度な摺合せ技術

世界を突き抜けて ⇒ 設計、開発、製品実証のプロセス改革につなげる

２）コスト競争力で世界の先頭を

– 主要部品で競争力ある素材・製造技術・製造ネットワークを確立・・・設計/製造の摺合せ

– 複合材などの新素材・製造法で世界をリードする・・・組織の摺合せ/産官学All Japan体制が必要

３）先行技術開発の継続

– 航空機/エンジンの高付加価値化につながる１０年先の技術へ常に挑戦

４）有限寿命設計 ⇒ ライフサイクル的最適設計の追及

– 運航、整備に入り込んで常に進化・・・設計/製造/運航/整備の摺合せ

航空機用エンジンは「高性能」、「対環境性」、「高信頼性」、「高付加価値化」を追及

して先進国５か国がしのぎを削っている･･･挑戦あふれる技術・事業分野