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「プラット・アンド・ホイットニー J58」の版間の差分

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[[Image:J58_AfterburnerT.jpeg|thumb|250px|アフターバーナーを作動中のJ58、ショック・ダイヤモンドが見える]]
[[Image:J58_Duxford.JPG|thumb|250px|Duxford, UK に展示されている J58]]
'''[[プラット&ホイットニー]] J58''' (（'''JT11D'''としても知られる)）は[[ロッキード]][[YF-12 (航空機)|YF-12]]と[[SR-71 (航空機)|SR-71]]、[[A-12 (偵察機)|A-12]]に搭載された[[ジェットエンジン]]である。本質的には可変バイパス比の[[アフターバーナー]]を備えた[[ターボジェットエンジン]]である。<ref>[http://www.pw.utc.com/vgn-ext-templating/v/index.jsp?vgnextoid=f245912bc27fb010VgnVCM1000000881000aRCRD J58], Pratt & Whitney.</ref>。
 
== 概要 ==
J58は32,000 [[ポンド (質量)|lb]]<sub>f</sub> (142 [[ニュートン|kN]])の推力を生み出す。アフターバーナーを長時間作動させることのできる初めてのエンジンであり、[[アメリカ空軍]]にとってマッハ3を出す初めてのエンジンである。J58の主な特徴はコニカルスパイクによる可変式吸気口で、コンピュータで自動的に、飛行速度に応じてスパイ[[ショックコーン]]がエンジンナセルに対し最適位置へ動く。超音速での飛行時にも空気流が亜音速でエンジンに入るように調整される。
 
J58は抽気機能付き空気圧縮機を備えた''可変サイクル''エンジンである。バイパスジェットエンジンは当時知られていなかったが、[[Ben Rich]]は後に "[[turbofan|Bypass jet engine]] by air withdrawal"と説明している<ref>[http://aerostories.free.fr/technique/J58/J58_01/page10.html The Heart of the SR-71 "Blackbird": The mighty J58 engine]</ref>。マッハ3.2では、推力の80%はエンジン本体以外の空気吸入・圧縮系に分布し、エンジン本体では20%である。このことがJ58がターボラムジェットであると言う主張に真実性を与えている。ただし、超音速飛行時にインテーク経路でも推力が発生する（推力分布がインテーク経路に及ぶ）ことはJ58に限らない。また、J58は圧縮機を通過せずに燃焼に使われる空気経路は持たないため、ラムジェットエンジンではない<ref name="hill">[http://www.hill.af.mil/library/factsheets/factsheet.asp?id=5786 Pratt & Whitney J58 Turbojet], Hill Aerospace Museum</ref>。
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高速飛行時に高温で運転されるエンジンのために新しく[[JP-7]]燃料が開発された。JP-7は着火し難い為、始動時と-5℃以下の飛行時のアフターバーナー使用時には[[トリエチルボラン]](TEB)を使用していた。両方のエンジンに窒素で加圧された600 cm³の TEBが16回分 <!-- different sources claim 9 and 12? Flight manual quoted in the following link claims at least 16. -->の始動、再始動、アフターバーナー使用のために搭載された。SR-71の飛行においては[[空中給油]]後にも気をつける必要があった。[http://www.netwrx1.com/skunk-works/v05.n717]
 
コニカルスパイショックコーンは高度30000フィート以上で最前方に固定された。それ以下の高度では自動的に位置が可変した。最後方から、マッハ1.6以上でマッハ0. 1毎におよそ1-5/8インチせり出しおよそ26インチ（最前方）までせり出す。
 
エンジンに送られるJP-7はエンジンの冷却材としても使用された。
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J58は複合式ジェットエンジンである。状態遷移を示す右図に示す各要素については、以下の通りである。
 
'''衝撃波[[ショックコーン]]'''（図中では'''SPIKE'''）:
衝撃波ショックコーンはマッハ2.5までは前進状態にあり、衝撃波コーン先端で発生する斜め衝撃波はインテーク吸気口の縁よりも前方にある。
すなわちインテークはサブクリティカル状態にある。
マッハ2.5以上では衝撃波ショックコーンが後退し、マッハ3.2では最後退位置となる。このとき、コーン先端で発生する斜め衝撃波は吸気孔口の縁に一致し、インテーク吸気口周辺は理想動作状態であるクリティカル状態となる。ただし背圧が適正でない場合にはクリティカル状態を保てない。
 
'''中央胴体ブリード'''（'''CENTERBODY BLEED'''）:
衝撃波ショックコーン最大断面部に多数開けられた穴と、この穴を通過する空気を通す経路によって構成される。常時開いており、始動時にはダクト外部から衝撃波ショックコーンへ向けて空気が流れエンジン吸入空気量を増やす。飛行時には常に衝撃波ショックコーンからダクト外部へ向かって空気が流れる。これはコーン表面で摩擦を受けて速度エネルギーを失った空気がエンジンに流れ込むことを抑制する。
 
'''衝撃波トラップブリード'''（'''SHOCK TRAP BLEED'''）:
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'''前方バイパスドア'''（'''FWD BYPASS DOORS'''）:
衝撃波ショックコーンの最大断面積部の直後のインテークダクト壁面にある。始動時に開いてエンジン吸入空気量を増やす。このとき、前方バイパスドアの外から中に向かって空気が流れる。
亜音速飛行時には閉鎖される。
超音速飛行時には前方バイパスドアが開き、ダクト内の流量制御によって背圧を制御し衝撃波の位置を制御する。このとき、中から外に向かって空気が流れる。
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ノズル最後部を形成する。音速を超えると共に開き始め、ノズル膨張比を速度と高度に応じて制御する。マッハ3.2で全開となる。
 
以上のメカニズムによって、マッハ3周辺では最初の衝撃波ショックコーンによるラム圧縮で空気が過既に加熱され、ターボジェットは燃焼室内の燃料/空気の比率を下げなければ、タービンが焼損する。マッハ3周辺ではターボジェット部の圧縮機と燃焼室による推力は20％に低下し、残り80%の推力がインテークダクトでのラム圧縮とノズルでの膨張(（アフターバーナーを含む)）によって生み出される。言い換えると、推力のうち20%のみが圧縮機と燃焼室によって受け止めら分担され、80%はインテークダクトとアフターバーナーで受け止めら分担される。
 
== 抽気系統とJ58本体の動作概要 ==
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* [http://www.sr-71.org/photogallery/blackbird/j-58/ SR-71 Online - J58 Engine Photos]
* [http://www.globalsecurity.org/military/systems/aircraft/systems/j58.htm globalsecurity]
 
{{P&W gas turbine engines}}
{{USAF gas turbine engines}}
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