世界に誇る日本のガスタービン技術と数値流体力学技術

　2011年5月26日、三菱重工業の最新鋭 J形ガスタービンが、世界最高のタービン入口温度1,600℃を達成した。高砂製作所（兵庫県高砂市）内の実証設備複合サイクル発電所で2月初旬から行われていた実証運転で達成したもので、これにより、J形ガスタ-ビン検証の最終確認を完了した。同機種は関西電力株式会社 姫路第二発電所向けに6基を納入する予定であるという。

　今回の機種は2009年春、三菱重工の独自技術により開発した60HzのM501 J形ガスタービンである。ガスタービンの効率はタービン入口温度が高いほど向上するが、同機種は、これまで最高を誇ったG形ガスタービンの入口温度1500℃をさらに高めた1,600℃で、これにより、ガスタービン定格単機出力約32万kWを実現した。

　また、排熱回収ボイラーおよび蒸気タービンを組み合せたガスタービン・コンバインドサイクル（GTCC）発電では出力約46万kWとなり、発電端熱効率は世界最高水準の60％以上を達成する。

　ガスタービンにより発電を行い、その排熱を利用して蒸気タービンでも発電するGTCC発電は、発電効率が大幅に向上するために、CO2排出量を大幅に低減することが可能だが、これにJ形ガスタービンを用いると、従来型石炭焚き火力発電と比べCO2排出量を約50％低減することができる。

　一方、通常、燃焼温度が高まるにつれて増加する窒素酸化物（NOx）の発生は従来機と同レベルに抑制できる。

　このガスタービン技術とくに耐熱素材は、次世代国産戦闘機用ジェットエンジンの開発に必要な要素である。

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　2011年4月5日、三菱重工業と三菱航空機は5日、次世代のリージョナルジェット機であるMRJ（Mitsubishi Regional Jet）の組み立てを開始した。

　三菱航空機の空力設計チームが活用した宇宙航空研究開発機構（JAXA）の数値流体力学（Computational Fluid Dynamics）技術（シミュレーション技術）は世界トップであり、新明和工業が製造する海上自衛隊US－2型救難飛行艇の開発にも利用された。

　もしかすると、宇宙航空研究開発機構情報・計算工学センターの管理・運営するスーパーコンピュータシステムにおいて、既に先進技術実証機（Advanced Technological Demonstrator-X）「心神」の試験飛行が繰り返されているのかもしれない。

　国産哨戒機XP-1搭載エンジンXF7-10（離陸時推力約6.1トン）に続いて、心神搭載用コア・エンジンXF5-1の更なる進化型の誕生に期待する方は、ブロガーへ執筆意欲を与える一日一押人気ブログランキングをクリック願います。

日本海軍F/A-27C


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Comments

　流体力学は何で小難しい話になっているのか？
まず、（1）質点の力学系をベースになるべく流体は直進や回転の運動量を保存する性質がある。（2）その直進や回転は、なるべく摩擦を少なくするように配置される。（3）それはレイノルズ数が少ない場合は、時間的に定常性を持つが、それが一定以上になると、カルマン渦のように非定常な揺らぎを持ち始める。（4）それがさらに進むと乱流モードになり微細な渦糸となるため周期性が検知できないほどになるので、摩擦損失が膨大な、層流近時が可能になる。
　これを踏まえて、航空機の揚力の発生の根本原因は、カルマン渦の生成が非対称な状況で、渦が離脱した圧力低下部に物体が吸い寄せられることに他ならず、そのため小さな飛行機ほど振動に悩まされやすいのである。

Posted by ベアリングインパクト at 2014年03月05日 00:44

　ベアリングインパクトさん、コメントありがとうございます。

　私には技術のことはよくわかりませんが、今年の9月から始まるというATD-X（旧名心神）のテスト飛行には是非とも成功してもらいたいものです。

Posted by 所長 at 2014年03月05日 21:42