殲ｰ20、エンジンを交換？　その１

　同じテーマの記事すでに紹介してますが重複部分は少ないです。

http://military.china.com/important/11132797/20170906/31303644_all.html#page_2

殲ｰ20戦闘機、改良型「太行」エンジンに換える　大量生産の障害が解決

最近、殲ｰ20戦闘機が国産ターボファンエンジンに換装したとの情報が熱く議論される話題になっている。ずっと前から、殲ｰ20戦闘機の動力装置に関する論争と疑問は常に非常に多くの人の関心を集め得る。すなわち、一体ロシア製エンジンなのかそれとも国産エンジンなのか？　もし国産エンジンを装備するならば、それは「太行」なのかそれとも新世代のWS-15「峨眉」なのか？

新しい殲ｰ20戦闘機の画像の出現と共に、答案ははっきりしたものに変わり始めた。以前のそれぞれの殲ｰ20が装備していたのはまだロシア製AL-31F改良型エンジンだったが、新たな殲ｰ20は国産エンジンへの換装を開始した。また、エンジンの尾部噴射管調節ブレードの外形構造から見て、「太行」系列エンジンの設計上の特徴に符合する。

「心臓」交換の前例を参考に

事実、あるすでに設計定型を実現し、かつ部隊に大量装備されている戦闘機をもう1種の全く異なるエンジンに交換するというのは、想像の中のように簡単ではない。国内外戦闘機の発展の歴史的過程の中には、少なからぬ成功および失敗例があり、ここで筆者は2つの例を挙げて説明を行う。

（頑住吉注：原ページのここにある画像のキャプションです。「エンジンの尾部噴射管調節ブレードの外形構造から見て、「太行」系列エンジンの設計上の特徴に符合する」）

ジェット式戦闘機のエンジン換装の成功例と言えば、筆者がまず思いつくのはかつて海空に覇を唱えた傑作、アメリカ海軍のF-14「トムキャット」大型可変後退翼戦闘機である。この機が研究開発と試験飛行過程の中で装備したのは世界初のアフターバーナー付きターボファンエンジン、プラット＆ホイットニー社のTF30-P412だった。だが、アメリカ海軍はこのエンジンの性能に対し決して満足ではなく、その最も理想の機種はプラット＆ホイットニー社が全く新しく研究開発したF401エンジンだった。だが、F401エンジンの研究開発進度がF-14戦闘機に追いつくにはほど遠く、しかもアメリカ海軍もまた極めて切迫してF-14のできる限り早い就役を必要とし、最終的に止むを得ずTF30-P412の継続使用に同意した。

そこで、1974年の就役に始まり、F-14戦闘機は「先天性心臓病」を患った「雄猫」に他ならず、TF30-P412エンジンの構造設計と信頼性の上での多くの欠陥はこの機の作戦性能の発揮を深刻に制限した。エンジン故障が原因でもたらされたF-14の墜落事故は、あらゆる事故の1/4以上を占めた。当時のアメリカ海軍部長がこのため非常に憤って、「TF30をF-14に搭載するのは、最もダメなエンジンと最も良い戦闘機との組み合わせと呼ぶことができる。」と語るに至った。後に、プラット＆ホイットニー社は何度もTF30-P412エンジンに対し改良を行ったが、依然問題を徹底して解決することはできなかった。

1986年になってゼネラルエレクトリック社が研究開発したF110-GE-400エンジンがF-14Bに装備され始め、やっと真に「雄猫」の「心臓病」は直り、推力が大幅に増加しただけでなく、しかも戦闘機の滞空時間や作戦半径がいずれも25％以上向上した。だが、F110-GE-400エンジンはTF30-P412エンジンに比べずっと短かったので、より長いエンジンナセルに適応するため、特別に改良設計を行い、例えばアフターバーナー燃焼室後部に延長筒を追加装備し、かつ機体と固定するマウントの位置を改変した。

一方戦闘機エンジン換装失敗の最も典型的な例にはイギリスのF-4K/Mが属する。アメリカが研究開発したF-4「ファントム」II戦闘機の各タイプが装備したのは全てJ79系列ターボジェットエンジンで、イギリス海軍および空軍のために研究開発されたF-4K/Mだけがロールスロイス社が研究開発した「スペイ」Mk202ターボファンエンジンに換装した。単に主要性能指標の上から見れば、「スペイ」Mk202はJ79に全面的に勝っていただろう。特にアフターバーナー使用時の推力、燃料消費率などの方面では。だが、その最大直径と空気取り入れ流量はJ79をはるかに超え、F-4K/Mが機体に新規設計を行う結果をもたらし、これには空気取り入れ口の幅を広げること、側面空気取り入れ門の増加が含まれ、しかも機体後部も相応に太くされた。

（頑住吉注：原ページのここにある画像のキャプションです。「イギリス空母上に搭載されたF-4K戦闘機。」）

この一連の改良はF-4K/Mの飛行抵抗の非常に大きな増加をもたらし、もし「スペイ」Mk202エンジンの推力がある程度向上していても補うことはできなかった。このため、最終的なテスト結果は、燃料消費率の低下のおかげで離陸性能と場所移動航続距離がある程度改善したことを除き、F-4K/Mの最大水平飛行速度、加速性、上昇率および安定旋回性能などの指標はいずれも、J79エンジンを装備したその他のF-4改良型より非常に大きく下回ることをはっきり示した。イギリス人はこれに対し大いに失望したが、勢いは止められず、最終的に170機のみF-4K/Mを発注した。これは最初の計画購入総数の40％に過ぎなかった。しかもすぐにイギリス、ドイツ、イタリア三国合同研究開発の「トーネード」戦闘機によって取って代わられた。

以上のこの1つはプラス1つはマイナスの事例は我々に、すでに就役している戦闘機を性能がより良い新型エンジンに換装するのは確かに良いことだが、科学的で慎重な論証も経る必要があり、さもないと逆に作用する可能性がある、と注意を促す。F-14戦闘機がF110-GE-400エンジンに換装したのは、重量が軽減され、全長が短縮しただけでなく、しかも追加の飛行抵抗が全くなく、このため成功できた。一方F-4K/Mのし「スペイ」Mk202への換装は主要性能の低下をもたらし、イギリス人はすでにはっきり見ていたにもかかわらず、国産エンジン使用が必須との「傲嬌」（頑住吉注：「ツンデレ」とされてますがここに適しませんね）から、それでも大量購入と装備を決定した。結果として、F-4K/Mはイギリス海軍および空軍の中で帯に短したすきに長しとなり、特に当時最も重要だった高空高速迎撃任務の任に堪えず、就役たった20年でもう全部退役した（頑住吉注：20年は比較的長いような気もしますが日本では倍以上ですからね）。