B787のエンジンはなぜギザギザ？ 音を小さくする工夫

空港の窓辺で、オチュンがB787を見つけました。翼の下にある大きなエンジン。前から見るとまん丸なのに、後ろの縁はノコギリみたいにギザギザです。

「どうして、ここだけギザギザなんだろう？」

この形はシェブロンと呼ばれます。エンジンの後ろで空気の混ざり方を変えて、ジェットの音を小さくする工夫です。空気がエンジンに入るところから、順番に追ってみましょう。

ギザギザは、エンジンの後ろの縁にある

エンジンの前にある大きな丸は、空気を取り込む吸気口です。中をのぞくと、扇風機のような大きなファンが見えます。

目を後ろへ移すと、エンジンを包むカバーの縁に、三角の突起が並んでいます。B787で外から見つけやすいのは、このナセル（エンジンを包むカバー）の後端のシェブロンです。突起は後ろ向きに付いています。

エンジンに入った空気は、2つの道を通る

B787のエンジンはターボファンと呼ばれる種類です。前の大きなファンで空気を後ろへ送り、入った空気は2つの道に分かれます。

• コアの外を通る空気。入った空気の多くはこちらへ。エンジンの中心部をぐるりと囲む通り道を流れます。
• コアの中を通る空気。中心部に入った空気は圧縮され、燃料と一緒に燃えます。その後、高温の排気として後ろに出ます。

出口の先には、飛行機の周りを流れる空気もあります。速さの違う流れが出会うところが、ギザギザの工夫を考えるポイントです。

速さの違う空気が混ざると、音が生まれる

たとえば、速い流れがゆっくりした水に流れ込むところでは、境目に渦ができます。空気は目に見えませんが、エンジンの後ろでも、速さの違う流れが混ざるところで渦ができます。

この混ざり方には細かなゆらぎがあり、周りの空気の圧力もゆれます。そのゆれが伝わって聞こえる音の一部を、ジェット騒音と呼びます。大きな渦は、低い「ゴーッ」という音に関わります。

ギザギザは、空気が混ざるきっかけをつくる

なめらかな出口でも、速さの違う空気は下流で混ざります。シェブロンがあると、三角の突起のまわりにできる小さな渦が隣り合う流れを巻き込み、出口の近くで混ざりやすくなります。そうして、後ろに続く大きな渦の育ち方が変わり、低いジェット音を抑えられます。

突起が大きければよい、とも限りません。混ぜ方を強くすると、条件によっては高い音が増えたり、推力や効率に影響したりします。形や突き出し方は、静かさとエンジンの性能を見ながら決めます。

飛行機の音には、ほかの出どころもある

空港で聞こえる音には、エンジンの後ろで生まれる音のほかに、ファンが回る音もあります。着陸に近づくと、出した脚や、翼の後ろで広げたフラップの周りを空気が通る音も加わります。シェブロンが受け持つのは、その中でもジェットの流れが混ざるところの音です。

B787には、GE AerospaceのGEnx-1Bと、ロールス・ロイスのTrent 1000というエンジンの選択肢があります。また、B737 MAXにもシェブロンが使われています。展望デッキでギザギザを見つけたら、機種を当てる手がかりのひとつにして、翼や胴体の形も一緒に見比べてみてください。

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オチュンと振り返る 5問クイズ

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出典と参考資料

• Boeing｜787 Dreamliner by Design — B787のナセルのシェブロンと騒音対策。
• NASA Glenn｜NASA’s Chevron Technology Has Quieted the Skies — 混ざり方を変えるしくみと、B787やB737 MAXへの採用。
• NASA Glenn｜Acoustics and Thrust of Separate Flow Exhaust Nozzles With Mixing Devices — ノズル形状を変えた実験と、音や推力への影響。
• NASA Glenn｜Active Chevrons for Jet Noise Reduction — 渦の大きさと音の周波数の関係。
• GE Aerospace｜GEnx、Rolls-Royce｜Trent 1000 — B787のエンジン。
• NASA｜NASA Technology May Reduce Airframe Noise During Landing — 着陸脚やフラップから出る音。