JP2001518160A - ジェットエンジンのための騒音減少方法及び装置 - Google Patents

ジェットエンジンのための騒音減少方法及び装置

Info

Publication number
JP2001518160A
JP2001518160A JP53889398A JP53889398A JP2001518160A JP 2001518160 A JP2001518160 A JP 2001518160A JP 53889398 A JP53889398 A JP 53889398A JP 53889398 A JP53889398 A JP 53889398A JP 2001518160 A JP2001518160 A JP 2001518160A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
wave
signal
controller
noise
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
JP53889398A
Other languages
English (en)
Inventor
ノーリス,エルウッド・ジー
Original Assignee
エイエスアイ・テクノロジー・コーポレーション
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by エイエスアイ・テクノロジー・コーポレーション filed Critical エイエスアイ・テクノロジー・コーポレーション
Publication of JP2001518160A publication Critical patent/JP2001518160A/ja
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/78Other construction of jet pipes
    • F02K1/82Jet pipe walls, e.g. liners
    • F02K1/827Sound absorbing structures or liners
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/20Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of a vibrating fluid
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1785Methods, e.g. algorithms; Devices
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1785Methods, e.g. algorithms; Devices
    • G10K11/17857Geometric disposition, e.g. placement of microphones
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1787General system configurations
    • G10K11/17879General system configurations using both a reference signal and an error signal
    • G10K11/17881General system configurations using both a reference signal and an error signal the reference signal being an acoustic signal, e.g. recorded with a microphone
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K15/00Acoustics not otherwise provided for
    • G10K15/04Sound-producing devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/96Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • F05D2260/962Preventing, counteracting or reducing vibration or noise by means of "anti-noise"
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/01Purpose of the control system
    • F05D2270/17Purpose of the control system to control boundary layer
    • F05D2270/172Purpose of the control system to control boundary layer by a plasma generator, e.g. control of ignition
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/10Applications
    • G10K2210/103Three dimensional
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/10Applications
    • G10K2210/107Combustion, e.g. burner noise control of jet engines
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/10Applications
    • G10K2210/128Vehicles
    • G10K2210/1281Aircraft, e.g. spacecraft, airplane or helicopter
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30Means
    • G10K2210/301Computational
    • G10K2210/3026Feedback
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30Means
    • G10K2210/301Computational
    • G10K2210/3027Feedforward
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30Means
    • G10K2210/321Physical
    • G10K2210/3212Actuator details, e.g. composition or microstructure
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30Means
    • G10K2210/321Physical
    • G10K2210/3216Cancellation means disposed in the vicinity of the source

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 ガスタービンエンジン(10)の排気ガスの如き電気的に導電性のプラズマの近傍における音響ノイズ波を減少させる方法及び装置であって、ノイズ波を検出し、これを表す電気ノイズ信号を発生させるセンサ(32)と、ノイズ信号(36)を分析する信号アナライザと、ノイズ信号に基づき、位相反転された電気干渉信号を発生させる波形発生器(38)と、増幅器(42)と、時間遅延素子(46)と、誤差修正器(48)と、電気干渉信号をプラズマへ導き、プラズマに脈動干渉波を発生させて、音響ノイズ波を相殺する供給手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】 ジェットエンジンのための騒音減少方法及び装置 発明の背景 1.発明の分野 本開示はジェットエンジンにおけるノイズを減少させるための方法及び装置に 関する。詳細には、本発明は、エンジン内のプラズマを刺激して音響干渉波を増 殖させることにより、ジェットエンジンによって発生した音響波を相殺する技術 に関する。 2.従来技術 ジェット航空機はその過剰なノイズレベルのため悪名高い。空港近くの住人は 飛来する航空機から高ピッチで高音量のノイズを連続的に受ける。航空機の搭乗 員も長期にわたりノイズに耐えなければならない。このノイズ公害はこのような 人々にとって心地よくないものであり、健康を害する場合さえある。従って、あ る最大ノイズレベルに抑えることを航空機に要求する政府規制が実際行われてい る。 ガスタービンエンジンには本質的に3つの音響ノイズ源がある。主なノイズ源 はエンジン排気である。エンジン内に存在する高速の排気ガスがノイズを生じさ せ、エンジンから機械的なノイズを伝播する。付加的なノイズ源は、ファン及び コンプレッサブレードの高速回転のため、空気吸入において生じる。最後に、機 械的なエンジンノイズは航空機のナセル構造体を通して伝達される。 エンジンノイズを抑制する最も普通の方法はマフラーでノイズ源を機械的に遮 蔽するような受動的な技術である。他の受動的な技術はノイズ波を機械的に遮蔽 すること及び(又は)音響エネルギを異なる周波数の熱エネルギ波又は音響波の 如き別のエネルギの形に変換することを含む。これらの技術はほんの僅かに有効 なだけである。その理由は、これらの方法が、ノイズを発生させる空気及び排気 をノイズ源から自由に流出させ、次いで、音響エネルギを矯正的に遮断又は分散 させようとするものだからである。同様に、高速の排気流を取り巻いてそこから のノイズを遮蔽する低速の排気流を生じさせるような排気装置が開発されている 。これらの技術はほんの限られた効果しか与えない。 排気ガスの速度を減少させるために入来ガスを排気ガスと混合させるような他 の方法が一層能動的な技術として注目されている。このようなバイパス装置はバ イパス比を変更するものであるが、バイパス空気と排気ガスとを混合するための 複雑なミキサーに頼ることとなる。この技術における1つの問題点は入口から吸 入空気を抽気することによりエンジンの効率が低下することである。 別の能動的な技術としては、水の如き流体を排気ガス内へ導入するものがある 。流体は排気ガスにより加熱され、迅速に膨張する。迅速な膨張が、エンジンに より発生したノイズ及び振動とは異なる位相を有する音響及び振動を発生させる 。しかし、この方法では、航空機が多量の流体を運ばねばならず、航空機の重量 が増大してしまう。 理論的には、音響波を相殺する能動的な技術により、エンジンノイズのほぼ完 璧な抑制が可能である。このような技術は波干渉又は破壊干渉の原理に基づいて 作動する。破壊干渉を使用することを意図した方法は典型的には、マイクロフォ ン、制御ユニット及びスピーカーを使用する。マイクロフォンは除去すべき音響 波を感知し、電気信号を発生させ、これがコントローラへ送られる。コントロー ラは信号を反転させ、それをスピーカーへ送り、スピーカーは元の音響波に対し て普通180°の位相がずれた音響波を生じさせる。2つの波は互いに干渉し、 相殺し合う。 このような技術は往復機関即ちレシプロエンジンの排気の調整のために開発さ れており、米国特許第5,466,899号及び同第5,414,230号各明 細書に記載されている。不運にも、普通は、理論的な干渉の実行は理想的な位相 反転音響波の形成を制限する実践的な事実により挫折してしまう。更に、これら の方法は最初の半サイクルの波又は最後の半サイクルの波を相殺することができ ない。反転位相の整合が可能な場合でさえも、2つの波は全体の相殺のために対 称的な圧力変化を更に有しなければならない。 このような従来技術の特殊な例は1976年2月3日に発行された米国特許第 3,936,606号明細書に記載されている。その特許明細書は音響波に関し て同位相で鏡面対称のアンチ波(anti-wave)即ち位相反転波を生じさせるガスタ ービンエンジン用のノイズ抑制装置を開示している。マイクロフォンが音響波を 検出する。コントローラは時間遅れの位相反転鏡面対称信号を生じさせ、スピー カーを通る位相反転波を発生させる。上記の装置では、互いに相殺するように容 易に組み合わせることのできる平面波を生じさせるために音響波及びアンチ波を 運ぶ大きなダクトを使用する。しかし、この方法の実践的な応用は制限される。 その理由は、すべての波エネルギを平面波に変換するために導波管を通して波を 導く必要があるからである。 それ故、航空機に対して実行でき、三次元空間で伝播する干渉波を発生させる ことのできる、ノイズを減少させるための方法及び装置を開発するのが有利であ る。 発明の目的及び概要 本発明の目的は音響減少方法を提供することである。 本発明の別の目的は航空機に対して実行できる音響減少装置を提供することで ある。 本発明の更に別の目的は音響ノイズ波と破壊干渉する位相反転波を生じさせる ことのできる音響減少装置を提供することである。 本発明の他の目的は、平面波に限られていることに反して、三次元空間で伝播 する位相反転波を生じさせることのできる音響減少装置を提供することである。 本発明の更なる目的はプラズマを刺激することにより位相反転波を生じさせる ことのできる音響減少装置を提供することである。 本発明のこれら及びその他の目的並びに利点は、音響ノイズ波を検出し、ノイ ズ波を表す電気信号を発生させるセンサにより実現される。センサはアナライザ 及び波形発生器に結合され、これらは、電気信号を、ノイズ波と破壊干渉する干 渉音響波を表す干渉信号に変換する。増幅器及び遅延手段を使用して、干渉波を 強化し、遅延させることができる。プラズマ結合手段は、ジェットエンジンの高 温排気ガスにより生じる導電性プラズマへ干渉信号を供給する。干渉信号は、導 電性プラズマが、発生源において音響波と破壊干渉する脈動干渉波を発生させる のを可能にする。 当業者なら、本発明のこれら及びその他の目的、特徴、利点並びに他の態様は 、添付図面を参照しての以下の詳細な説明から明らかとなろう。 図面の説明 第1図は本発明の音響ノイズ抑制装置の好ましい実施の形態を組み込んだ燃焼 タービンの立断面図、 第2図は本発明の音響ノイズ抑制装置の別の実施の形態を組み込んだ燃焼ター ビンの排気ダクトの立断面図、 第3図は本発明の音響ノイズ抑制装置の更に別の実施の形態を組み込んだ燃焼 タービンの排気ダクトの立断面図、 第4図は本発明の音響ノイズ抑制装置の他の実施の形態を組み込んだ燃焼ター ビンの排気ダクトの立断面図、 第5図は本発明の音響ノイズ抑制装置の好ましい実施の形態を示す概略図、 第6図は本発明の音響ノイズ抑制装置の別の実施の形態を組み込んだ燃焼ター ビンの排気ダクトの立断面図、 第7図は本発明の音響ノイズ抑制装置の別の実施の形態を組み込んだ燃焼ター ビンの排気ダクトの立断面図、 第8図は本発明の音響ノイズ抑制装置の別の実施の形態を組み込んだ燃焼ター ビンの排気ダクトの立断面図である。 発明の詳細な説明 以下図面を参照するが、図面においては、本発明の種々の素子を符号で示し、 当業者が本発明を実施し、使用できるように本発明を説明する。 第1図に示すように、ガスタービンエンジン10は本発明のノイズ減少装置3 0を備えたものとして示されている。エンジン10は入口12と、エンジン10 へ進入する空気を圧縮するコンプレッサ14とを有する。コンプレッサ14は典 型的には低圧コンプレッサ及び高圧コンプレッサからなる。空気は燃料と混合さ れ、燃焼室16内で燃焼する。燃焼した燃料及び空気の膨張により、排気ダクト 20に入る前にタービン18を回転させる。タービン18は典型的には高圧ター ビン及び低圧タービンからなる。タービン18はコンプレッサ14を駆動する。 燃焼した空気及び燃料は次いで出口22を通して噴出させられる。 三次元干渉波の発生は導電性プラズマにより燃焼室内で容易化される。空気及 び燃料が燃焼すると、高イオン化されたガス即ちプラズマ24が形成される。こ の状態において、ガスが極めて高温に加熱され、ガス原子を取り巻く電子が原子 核から自由になる。従って、加熱されたガスは負に帯電された電子及び正に帯電 されたイオンを含む自由な電気的に帯電された粒子の集合体となる。プラズマ2 4は電気的に導電性であることを特徴とする。 上述のように、排気ダクト20又は出口22は音響ノイズの主な源である。音 響ノイズ波26はエンジン10内で発生し、排気ダクト20を通して放出され、 出口22から出る。 本発明のノイズ減少装置30は音響ノイズ波を検出するために排気ダクト20 の内側に位置するマイクロフォン又は圧力トランスデューサの如きセンサ32を 有する。本発明の好ましい実施の形態においては、センサ32は排気ダクト20 の内側に位置する。センサ32は、排気ダクト20内のノイズ波を検出できるが 、排気ガスと直接接触しないように配置される。センサ32は耐久性材料から作 ることができ又は高温で高速の排気ガスからセンサを保護するためにガードによ り被覆することができる。ガードを使用した場合、ガードがエンジンの効率と抵 触しないような構成にすべきである。 代わりに、第2図に示すように、センサ32は全体のエンジン囲い33内であ るが排気ダクト20の外側に位置することができる。この構成は排気ガスからセ ンサ32を保護するという利点を有する。更に、第3図に示すように、センサ3 2はエンジン10の出口22に位置することができる。この構成はノイズ波がエ ンジンから放出される位置にセンサを配置できるという利点を有する。排気物に より損傷を受けることなくノイズ波を最もよく検出できるようにセンサ32を配 置することが重要である。もちろん、第4図に示すように、エンジンの内側又は 外側に任意の数のセンサを好適に配置できることを理解すべきである。 第5図に示すように、センサ32は排気ダクト20内の検出された音響ノイズ 波に対応する(ノイズ波を表す)電気ノイズ信号34を発生させる。ノイズ信号 34はセンサからコントローラ35へ伝達され、そこで処理される。コントロー ラ35は信号分析、波形発生、増幅、時間遅延及び誤差修正の如き種々の機能を 有することができる。もちろん、ノイズ波を表す信号はデジタル又はアナログ信 号とすることができ、電気的に又は光ファイバを介して伝達することができるこ とを理解すべきである。 好ましい実施の形態においては、センサ32は、センサ32からノイズ信号3 4を受け取る信号アナライザ36に電気的に接続され、または、アナライザと連 通する。アナライザ36はノイズ信号34を分析する。 ノイズ信号34は信号アナライザ36から、信号アナライザ36に電気的に結 合された波形発生器38へ伝達される。波形発生器38はノイズ信号から位相反 転された干渉信号40を発生させる。信号は好ましくは位相シフトではなく位相 反転されることを認識することが重要である。位相反転される信号はゼロ振幅の 軸のまわりで反転されて、反転された信号の谷が元の信号のピーク即ち山と鏡面 対称となるようにする。例えば、センサが複雑で非対称の音響ノイズ波を検出し た場合、波形発生器は元の信号から反転された即ち元の信号と鏡面対称の位相反 転信号を生じさせる。位相反転された信号に対応する位相反転波はノイズ波と破 壊干渉する。 増幅器42を使用して、プラズマ24を刺激するのに十分な電気的な大きさを 有する増大した振幅の位相反転干渉信号を生じさせることができる。干渉信号4 0は波形発生器38に電気的に結合された増幅器42に伝達される。更に、音響 波が音速で伝播され、電気信号がそれより一層早く進むことができるので、遅延 回路を組み込む必要があるかもしれない。増幅された干渉信号は増幅器42に電 気的に結合された時間遅延素子46に伝達される。 更に、干渉信号70を更に修正するために誤差修正器48を設けることもでき る。第4図に示すように、誤差センサ50をエンジンの外側で、例えば航空機の 尾翼又は後部胴体上に配置することができる。この誤差センサは結果としての音 響波70を検出し、結果としての音響波70に基づく電気誤差信号52を発生さ せる。次いで、干渉信号40は誤差修正器48により修正され、先に減少できな かった音響ノイズ波を補償する。 干渉信号40はコントローラ35に電気的に結合されたプラズマ結合手段60 に伝達される。プラズマ結合手段60は位相反転された干渉信号40をプラズマ 24へ供給する。 好ましい実施の形態においては、プラズマ結合手段60は、第1図に示すよう に、排気ダクト20内へ延びるロッド62である。ロッド62は排気ダクト20 の内表面に締結される。ロッド62は導電性であり、高温で高速の排気ガスに耐 えることのできる材料で作られる。 代わりに、第6図に示すように、結合手段60は排気ダクト20の内壁上の電 極64又は複数の電極とすることができる。第7図に示すように、電極は排気ダ クトの内表面上に位置し排気ガスを取り囲むストリップ又はリング65とするこ とができる。もちろん、結合手段は位相反転信号をプラズマ24へ導く任意の数 のロッド又は電極からなることができる。 代わりに、第8図に示すように、供給手段60は排気ガスの流れと同一線上に 位置し、方位決めされたアンテナ66とすることができる。 代わりに、供給手段はエンジン10の出口22に位置することができる。 プラズマが望ましくないジェットエンジンの圧縮波を相殺するための物理的な 圧縮波を発生させるように、位相反転成分がプラズマ領域へ適時に移送されるこ とができる場合にのみ、電気干渉信号が有効であること明らかである。この態様 即ちアスペクトは電気干渉信号40に関連させた音響発生手段と呼ばれる。干渉 信号40はコントローラ35からの可変デジタル又はアナログ信号出力とするこ とができる。音響発生アスペクトは、干渉信号40に関連し、プラズマの電気的 な状態に影響を与える電圧出力を含むことができる。プラズマを脈動させる1つ の可能な機構は、プラズマに供給され、電荷密度において変化を生じさせる電圧 に依存する。電荷密度における変化は物理的な密度及びプラズマの物理的な寸法 における変化を惹起する。従って、プラズマに電圧変化を供給すると、プラズマ は膨張又は収縮する。プラズマが膨張すると、圧力波が生じる。プラズマが収縮 すると、ボイド即ち間隙が生じる。プラズマの膨張及び収縮は第1図に示すよう に脈動干渉波68を生じさせる。干渉波68が元のノイズ信号34から位相反転 されるので、プラズマにより生じた干渉波68は音響ノイズ波26と破壊干渉す る。 電気的に刺激されたプラズマ24により発生した干渉波68はエンジン10に より生じた音響ノイズ波26に関して同位相で鏡面対称であるという特徴を有す る。波干渉又は破壊干渉の原理に従えば、干渉波68は音響ノイズ波26と組合 わさって、一層小さなノイズレベルの結果としての音響波70を形成する。その 結果、干渉波68は音響ノイズ波26を実質的に相殺する。 プラズマ状態24が排気ダクト20内で十分に実現されない場合、排気物の誘 電特性に打ち勝つように排気ガスを更に加熱することによりプラズマの形成を促 進させる必要があるかもしれない。また、排気ガスの導電性を増大させるために 導電性材料を排気ガス中に散布することができる。燃焼室又は排気ダクト内へ導 電性材料を噴霧するが如き多数の散布技術を適用することができる。導電性材料 は塩又は塩結晶とすることができる。イオン塩の存在は排気ガスの導電性を増大 させ、電気的に導電性のプラズマを得るのに必要な温度を減少させる。 音響相殺についての従来の試みに関連する多くの問題のうちの1つは、種々の 適用されたプロセスにおいて形成される平面波が不十分なことであった。特に、 ある従来の装置は破壊干渉を開始させるための平面波を形成するために大型のダ クト構造体を組み込んでいた。しかし、実際は、音響波は、1つの直線的な方向 ではなく、あらゆる方向に等しく伝播する。従来の方法における精巧で大型のダ クト構造体は、結果としての波の平坦特性並びに航空機自体の限られた空間及び 抗力制約のため、ガスタービンエンジンに対して実用的ではなかった。 本発明の利点は、プラズマ24が三次元的なことである。プラズマ24が電気 的に帯電された干渉波の刺激のため膨張及び収縮するとき、当該膨張及び収縮は 三次元的に生じる。それ故、発生した干渉波68は平面波に限定されず、除去す べき音響ノイズ波26と同様に三次元的に伝播する。 特定の実施の形態を参照し、航空機のガスタービンエンジンを例にとって本発 明を説明したが、もちろん、任意の用途におけるガスタービンエンジン、又は、 プラズマ又は他の膨張可能な導電性媒体を形成する任意の装置に本発明を適用で きることを理解すべきである。説明した本発明の実施の形態は単なる例示であり 、当業者なら種々の修正が可能であることを理解すべきである。従って、本発明 は開示した実施の形態に制限されないものとし、請求の範囲によってのみ限定さ れる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,LS,M W,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY ,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM ,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY, CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,E S,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU,ID ,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ, LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD,M G,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT ,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL, TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,VN,Y U,ZW

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. プラズマの如き電気的に導電性の膨張可能な媒体の近傍における音響ノイ ズ波を相殺する装置において、 上記音響ノイズ波を検出し、当該音響ノイズ波を表す電気ノイズ信号を発生さ せるセンサと; 上記センサに結合され、上記電気ノイズ信号に基づく電気干渉信号であって、 波の相殺を可能にするように当該電気ノイズ信号から実質的に位相反転される電 気干渉信号を発生させるコントローラと; 上記コントローラに電気的に結合され、上記電気干渉信号を上記電気的に導電 性のプラズマへ供給するプラズマ結合手段と; 上記電気干渉信号に関連し、上記電気的に導電性のプラズマが脈動干渉波を発 生させて上記音響ノイズ波を実質上相殺することを可能にさせる音響発生手段と ; を有することを特徴とする装置。 2. 請求の範囲第1項に記載の装置において、上記装置が更に、 上記センサ、コントローラ及びプラズマ結合手段を一括して収容するガスター ビンエンジンを有することを特徴とする装置。 3. 請求の範囲第1項に記載の装置において、上記コントローラが上記センサ に結合された信号アナライザを有することを特徴とする装置。 4. 請求の範囲第1項に記載の装置において、上記コントローラが波形発生器 を有することを特徴とする装置。 5. 請求の範囲第1項に記載の装置において、上記コントローラが上記電気干 渉信号の振幅を増大させる増幅器を有することを特徴とする装置。 6. 請求の範囲第1項に記載の装置において、上記コントローラが上記干渉波 と上記音響ノイズ波との同期のために上記電気干渉信号を遅延させる時間遅延素 子を有することを特徴とする装置。 7. 請求の範囲第1項に記載の装置において、上記コントローラが上記電気干 渉信号を修正する誤差センサ及び誤差コントローラを有することを特徴とする装 置。 8. 請求の範囲第1項に記載の装置において、上記センサを複数個設けたこと を特徴とする装置。 9. 請求の範囲第1項に記載の装置において、上記結合手段が電極を有するこ とを特徴とする装置。 10. 請求の範囲第1項に記載の装置において、上記結合手段が導電性ロッド を有することを特徴とする装置。 11. 請求の範囲第1項に記載の装置において、上記結合手段が上記排気ガス と同一線上に位置し、方位決めされたアンテナを有することを特徴とする装置。 12. 請求の範囲第1項に記載の装置において、上記装置が更に、 導電性で膨張可能なガス媒体を形成するためのプラズマ形成手段を有すること を特徴とする装置。 13. 請求の範囲第1項に記載の装置において、上記音響発生手段が電圧レベ ルの変化に応答してプラズマを膨張及び収縮させるように当該プラズマに供給さ れる可変電圧であることを特徴とする装置。 14. プラズマの如き電気的に導電性の膨張可能な媒体の近傍における音響ノ イズ波を相殺する装置において、 コンパートメントと; 上記コンパートメントに結合され、当該コンパートメント内にプラズマを形成 するためのプラズマ形成手段と; 上記音響ノイズ波を検出し、当該音響ノイズ波を表す電気ノイズ信号を発生さ せるセンサと; 上記センサに電気的に結合され、上記電気ノイズ信号に基づく電気干渉信号で あって、当該電気ノイズ信号から少なくとも位相反転される電気干渉信号を発生 させるコントローラと; 上記コントローラに電気的に結合され、上記電気干渉信号を上記電気的に導電 性のプラズマへ供給するプラズマ結合手段と; 上記電気干渉信号に関連し、上記電気的に導電性のプラズマが脈動干渉波を発 生させて上記音響ノイズ波を実質上相殺することを可能にさせる音響発生手段と ; を有することを特徴とする装置。 15. 請求の範囲第14項に記載の装置において、上記音響ノイズ波が上記コ ンパートメント内で上記プラズマ形成手段により発生されることを特徴とする装 置。 16. 請求の範囲第14項に記載の装置において、上記コンパートメントがガ スタービンエンジンであることを特徴とする装置。 17. 請求の範囲第14項に記載の装置において、上記プラズマ形成手段がガ スタービンエンジンであることを特徴とする装置。 18. 請求の範囲第14項に記載の装置において、上記コントローラが信号ア ナライザを有することを特徴とする装置。 19. 請求の範囲第14項に記載の装置において、上記コントローラが波形発 生器を有することを特徴とする装置。 20. 請求の範囲第14項に記載の装置において、上記コントローラが上記電 気干渉信号の振幅を増大させる増幅器を有することを特徴とする装置。 21. 請求の範囲第14項に記載の装置において、上記コントローラが上記干 渉波と上記音響ノイズ波との同期のために上記電気干渉信号を遅延させる時間遅 延素子を有することを特徴とする装置。 22. 請求の範囲第14項に記載の装置において、上記コントローラが誤差コ ントローラを有することを特徴とする装置。 23. 請求の範囲第14項に記載の装置において、上記センサを複数個設けた ことを特徴とする装置。 24. 請求の範囲第14項に記載の装置において、上記供給手段が電極を有す ることを特徴とする装置。 25. 請求の範囲第14項に記載の装置において、上記供給手段が導電性ロッ ドを有することを特徴とする装置。 26. 請求の範囲第14項に記載の装置において、上記音響発生手段が電圧レ ベルの変化に応答してプラズマを膨張及び収縮させるように当該プラズマに供給 される可変電圧であることを特徴とする装置。 27. プラズマの如き電気的に導電性の膨張可能な媒体の近傍における音響ノ イズ波を相殺する方法において、 (a) 上記音響ノイズ波を感知する工程と; (b) 上記音響ノイズ波を表す電気ノイズ信号を発生させる工程と; (c) 上記電気ノイズ信号に基づく電気干渉信号であって、当該電気ノイズ 信号から少なくとも位相反転される電気干渉信号を発生させる工程と; (d) 上記電気干渉信号を上記電気的に導電性のプラズマへ供給する工程と ; (e) 上記電気的に導電性のプラズマに干渉波を発生させて上記音響ノイズ 波を実質上相殺する工程と; を有することを特徴とする方法。 28. 請求の範囲第27項に記載の方法において、プラズマを形成する工程を 更に有することを特徴とする方法。
JP53889398A 1997-03-07 1998-03-06 ジェットエンジンのための騒音減少方法及び装置 Ceased JP2001518160A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/814,717 1997-03-07
US08/814,717 US5966452A (en) 1997-03-07 1997-03-07 Sound reduction method and system for jet engines
PCT/US1998/004507 WO1998039209A2 (en) 1997-03-07 1998-03-06 Sound reduction method and system for jet engines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001518160A true JP2001518160A (ja) 2001-10-09

Family

ID=25215810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP53889398A Ceased JP2001518160A (ja) 1997-03-07 1998-03-06 ジェットエンジンのための騒音減少方法及び装置

Country Status (9)

Country Link
US (1) US5966452A (ja)
EP (1) EP1016070A2 (ja)
JP (1) JP2001518160A (ja)
CN (1) CN1251981A (ja)
AU (1) AU6545598A (ja)
BR (1) BR9808834A (ja)
CA (1) CA2282744A1 (ja)
RU (1) RU2188613C2 (ja)
WO (1) WO1998039209A2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008139011A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 General Electric Co <Ge> 上流プラズマ遮蔽式フィルム冷却
JP2008139012A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 General Electric Co <Ge> 下流プラズマ遮蔽式フィルム冷却
JP2011503418A (ja) * 2007-11-07 2011-01-27 エアバス 乱流エアジェット内の渦構造を制御する装置と方法
JP2012246808A (ja) * 2011-05-26 2012-12-13 Ihi Corp ファン騒音低減装置

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1099050B1 (de) * 1998-07-22 2002-10-23 Friedmund Nagel Vorrichtung und verfahren zur aktiven reduzierung der schallemission von strahltriebwerken und zu deren diagnose
CA2293076C (en) * 1999-12-22 2010-03-30 Man-Chun Tse Fan and compressor noise attenuation
AU2001217389A1 (en) * 2000-10-31 2002-05-15 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast- Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Preventing oscillations in flow systems
US6879922B2 (en) * 2001-09-19 2005-04-12 General Electric Company Systems and methods for suppressing pressure waves using corrective signal
US7272234B2 (en) * 2002-04-04 2007-09-18 Brigham Young University Multi-channel active control system and method for the reduction of tonal noise from an axial fan
US7085388B2 (en) * 2002-06-14 2006-08-01 The Boeing Company High frequency jet nozzle actuators for jet noise reduction
US7334394B2 (en) * 2003-09-02 2008-02-26 The Ohio State University Localized arc filament plasma actuators for noise mitigation and mixing enhancement
US20050254664A1 (en) * 2004-05-13 2005-11-17 Kwong Wah Y Noise cancellation methodology for electronic devices
GB0415844D0 (en) * 2004-07-15 2004-08-18 Rolls Royce Plc Noise control
US7669404B2 (en) 2004-09-01 2010-03-02 The Ohio State University Localized arc filament plasma actuators for noise mitigation and mixing enhancement
US8383959B2 (en) 2005-04-18 2013-02-26 Stephen Burns Kessler Metamaterial spheric alignment mechanism
US7465886B1 (en) 2005-04-18 2008-12-16 Stephen Burns Kessler Spheric alignment mechanism entropic step down and propulsion system
US8300844B2 (en) * 2005-12-27 2012-10-30 Caterpillar Inc. Audible feedback of machine load
CN100547237C (zh) * 2006-03-24 2009-10-07 陈世钟 等离子体复合加力涡轮风扇喷气航空发动机
US7870719B2 (en) * 2006-10-13 2011-01-18 General Electric Company Plasma enhanced rapidly expanded gas turbine engine transition duct
US20090097976A1 (en) * 2007-10-15 2009-04-16 General Electric Company Active damping of wind turbine blades
CN101231846B (zh) * 2007-12-27 2011-02-02 中国农业大学 利用声波干涉方式的主动噪声控制系统及噪声控制方法
US8453457B2 (en) * 2009-08-26 2013-06-04 Lockheed Martin Corporation Nozzle plasma flow control utilizing dielectric barrier discharge plasma actuators
FR2959342B1 (fr) * 2010-04-27 2012-06-15 Snecma Procede de traitement des ondes acoustiques emises en sortie d'un turbomoteur d'un aeronef avec un dispositif a decharge a barriere dielectrique et aeronef comprenant un tel dispositif
US8737634B2 (en) 2011-03-18 2014-05-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Wide area noise cancellation system and method
ITTO20120108A1 (it) * 2012-02-09 2013-08-10 Alenia Aermacchi Spa Elemento per l'assorbimento acustico, in particolare destinato ad essere montato su componenti di aeromobili, quali gondole motore.
US10344711B2 (en) * 2016-01-11 2019-07-09 Rolls-Royce Corporation System and method of alleviating blade flutter
US10184371B2 (en) * 2016-04-20 2019-01-22 General Electric Company Active noise cancelation systems and devices
GB201615702D0 (en) * 2016-09-15 2016-11-02 Gilligan Paul Plasma speaker
US10465539B2 (en) * 2017-08-04 2019-11-05 Pratt & Whitney Canada Corp. Rotor casing
CN111637622A (zh) * 2020-06-09 2020-09-08 苏州逸新和电子有限公司 一种空调系统用消音器

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3936606A (en) * 1971-12-07 1976-02-03 Wanke Ronald L Acoustic abatement method and apparatus
US3792584A (en) * 1972-02-16 1974-02-19 Boeing Co Increased or variable bypass ratio engines
US5127602B1 (en) * 1989-11-21 1995-05-02 Federal Express Corp Noise reduction kit for jet turbine engines.
GB9006371D0 (en) * 1990-03-21 1990-05-16 Secr Defence Active control of noise
US5402963A (en) * 1992-09-15 1995-04-04 General Electric Company Acoustically shielded exhaust system for high thrust jet engines
US5414230A (en) * 1992-09-23 1995-05-09 U.S. Philips Corporation Silencer arrangement for combustion engines
US5386689A (en) * 1992-10-13 1995-02-07 Noises Off, Inc. Active gas turbine (jet) engine noise suppression
EP0635632B1 (en) * 1993-06-25 1997-10-22 THE NORDAM GROUP, Inc. Noise suppression system
US5410607A (en) * 1993-09-24 1995-04-25 Sri International Method and apparatus for reducing noise radiated from a complex vibrating surface
DE4342133A1 (de) * 1993-12-10 1995-06-14 Nokia Deutschland Gmbh Anordnung zur aktiven Schalldämpfung

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008139011A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 General Electric Co <Ge> 上流プラズマ遮蔽式フィルム冷却
JP2008139012A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 General Electric Co <Ge> 下流プラズマ遮蔽式フィルム冷却
JP2011503418A (ja) * 2007-11-07 2011-01-27 エアバス 乱流エアジェット内の渦構造を制御する装置と方法
JP2012246808A (ja) * 2011-05-26 2012-12-13 Ihi Corp ファン騒音低減装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO1998039209A9 (en) 1999-04-08
RU2188613C2 (ru) 2002-09-10
US5966452A (en) 1999-10-12
CN1251981A (zh) 2000-05-03
WO1998039209A2 (en) 1998-09-11
CA2282744A1 (en) 1998-09-11
AU6545598A (en) 1998-09-22
WO1998039209A3 (en) 1999-02-18
BR9808834A (pt) 2000-09-05
EP1016070A2 (en) 2000-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2001518160A (ja) ジェットエンジンのための騒音減少方法及び装置
US3936606A (en) Acoustic abatement method and apparatus
EP0667757A1 (en) Active gas turbine (jet) engine noise suppression
Williams Review lecture: Anti-sound
EP0784845A1 (en) Active control of aircraft engine inlet noise using compact sound sources and distributed error sensors
SE8405914D0 (sv) Sett och apparat for aktivering av stora partiklar
Salze et al. Electro-active acoustic liner for the reduction of turbofan noise
CA2200558C (en) Ducted axial fan
EP2949903B1 (en) Element for sound absorption
Woodward et al. Effect of inflow control on inlet noise of a cut-on fan
EP2205847B1 (en) A device and method for controlling vortex structures in a turbulent air jet
CN108643990A (zh) 一种基于低温等离子体技术的柴油机消烟装置
Akhmetov et al. Noise source ranking of a hairdryer
Pasco et al. Active noise control simulation of tonal turbofan noise in aero engines
AHUJA et al. Heated fluid shroud as an acoustic shield for noise reduction-an experimental study
Kentfield et al. Small gas turbine using a second-generation pulse combustor
Galland et al. Experimental investigation of noise reduction in a flow duct through hybrid passive/active liner
Li et al. Active noise control in the application of large suction side type range hood
Kopiev On the possibility and prospects of turbulent flow noise control
Falarski et al. Comparison of the acoustic characteristics of large-scale models of several propulsive-lift concepts
Galland et al. Design and testing of a hybrid passive/active acoustic treatment for nacelle inlets
Sergeev Plasma-based Electroacoustic Actuator for Broadband Sound Absorption
Julliard et al. Active Control of the Directivity of Fan Tones Noise
FALARSKI et al. Comparison of the acoustic characteristics of large-scale models of several propulsive-lift concepts
BR102014027404A2 (pt) combustor com ganho de pressão, de combustão intermitente e com escoamento de descarga substancialmente contínuo

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050210

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080226

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20080523

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20080630

A313 Final decision of rejection without a dissenting response from the applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A313

Effective date: 20081014

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20081209