ターボファんエンジンの逆噴射制動

質問

QNo.673104 さんと同じなのですが、どうも回答に納得できません。
　ターボファンエンジンの逆噴射の場合、燃焼ガスは制動に使われずに後部へ排気され、制動にはファン流のみが使用される構造になっています。
　だったら、なぜ、前から吸い込んだ空気を斜め前に噴き出す事によって制動効果がえらるのでしょうか？

回答No.1

ElectricGamo

最近の高バイパス比のターボファンエンジンの推力は、ほとんどがファンによって作り出されています。燃焼室を経由して排出される燃焼ガスによる推力の割合は全体の一部ですので、仮に燃焼ガスを前方に偏向させてもファンの作る大きな推力を相殺することはできません。したがって、逆方向に制動をかけるには、ファンの作りだす推力をマイナスにしなくてはなりません。

推力Ｆは、単位時間当たりの空気の流量をm、吸い込んだ空気の速度をV0とし、排出する空気の速度をV1とすれば、
　　F=m(V1-V0)
とかけるので、V1をV0未満にすれば反対方向の推力が発生します。仮に吸い込んだ空気を単にブロックして、横に噴き出すだけでも F=-mV0の制動力がかかります。最近のエンジンのようにエンジンナセルを工夫して、前方斜めに吸い込んだ空気を噴き出せば、V1はマイナスとなり、大きな制動力が発生するわけです。

イメージとしてとらえるのであれば、エンジンの制動時には前から吸い込んだ空気が前方に噴き出されるわけですから、これはエンジンが空気を前に押し返した結果です。裏返せば、その空気にエンジンは後ろ向きに押されているわけで飛行機には後方への制動力が加わります。

当然ながら、ファン流を前方に偏向させている際にも、燃焼室を経由して排出される燃焼ガスは前方への推力を発生し続けています。ですので、ファンによる推力発生の割合が低い低バイパス比エンジンでは、ターボジェットエンジンのように燃焼室から出るジェット流を偏向させる方法をとります。

補足

ご回答ありがとうございました。

　高バイパス比エンジンがファンの逆噴射だけで制動できることは分かっております。
　ポイントは「なぜ、前から後ろ向きに吸い込んだ空気を前に吹き返すだけで、燃焼ガスの推力を大きく上回る制動が得られるのか？　」と、いうことです。
　ナセル内で空気が圧縮されているとしても、単位時間当たりに「吸い込む空気質量」と「噴射する空気質量」は同じなので、これらを互いに逆向きにしたとしても相殺されるだけではないのか、というのが私の質問の趣旨です。

　せっかく「自信あり」のご回答をいただいたのですが、ご主張されている内容が論理的では無いため、理解できません。

　まず、式の力や速度の向きの符号が不明瞭です。
　今、進行方向を「正」とした場合、ご回答中の「推力F」は「負」、「吸い込んだ空気の流量ｍ、速度V0」は「負」、「排出する空気の速度V1」は「正」、でしょうか？

　また、単位がわかりません。
　仮に力や速度の向きは上記の通りとし、各パラメータの次元を以下の通りに仮定します。「単位時間当たりの」というのは”ｍ”にかかっているのでしょうか？
Ｆ[kg重]，ｍ[kg/s]，V0[m/s]，V1[m/s]
おそらく、”ｆ＝mvv”（「力[kg重]」＝「質量[kg]」＊「速度[m/s]の２乗」）にされたかったのだと思います。

　そして、上記仮定を設定いたしましても、
　「V1をV0未満にすれば反対方向の推力が発生します。仮に吸い込んだ空気を単にブロックして、横に噴き出すだけでも F=-mV0の制動力がかかります。」
　が、意味不明です。
　「逆噴射」を、進行方向垂直方向に偏向しても、吸い込んだV0が「推力」になり、「制動」にはなりません。
　ここではおそらく「ターボジェットエンジンの逆噴射」の光景を思い描いておられるのかなと思いましたが、これは進行方向に偏向したれっきとした「逆噴射」です。
　また、単位時間当たりに「吸い込む空気の質量」と「噴射する空気の質量」は同じです。（異なるとナセル内の空気存在量が発散するか０になるため）　よって、式自体が意味を成しません。