JP2007285245A - Noise suppressor - Google Patents

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達哉 石井
Hideji Oinuma
秀司 生沼
Kenichiro Nagai
健一郎 長井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a noise suppressor simplifying a mixing device while carrying a base principal of suppressing jet noise by accelerating mixing, facilitating attachment and detachment for improving serviceability, enabling to adjust characteristics according to aged deterioration of an engine, having capability to adapt itself if possible and having a little harmful influence of pressure loss and weight increase. <P>SOLUTION: An outer tube 2 is arranged to form an annular channel 2a in an outside of an inner tube 1 in which core flow jetting out of an exhaust nozzle of the engine flows. The outer tube 2 is arranged to position a downstream end part of the inner tube 1 in an upstream side of a downstream end part of the outer tube 2. A core nozzle the tip of which is formed in a projection shape and which includes a projection fin 11 inclined inward in relation to an axial direction is detachably attached to the downstream end part of the inner tube 1. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、騒音抑制装置に関し、特にエンジン性能に与える影響を最小限に抑制しながらジェット騒音の抑制と冷却促進を両立した騒音抑制装置に関するものである。   The present invention relates to a noise suppression device, and more particularly, to a noise suppression device that achieves both suppression of jet noise and acceleration of cooling while suppressing influence on engine performance to a minimum.

高圧の流体をノズル端又はパイプ端から放出するとこれら端部に高速流体が形成される。高速流体は周囲の流体との間の速度勾配から混合を起しながら拡散し、混合過程で騒音が発生する。ガスタービンエンジンの排気部分で典型的なこのジェット騒音は広い周波数帯域にわたり高いエネルギーを有しており、模型飛行機用ジェットエンジンの場合には周辺住民が、航空機用ジェットエンジンの場合には空港周辺環境や航空機利用者が、騒音暴露による受容し難い影響を被る。
かかる騒音を抑制するために、航空機用ジェットエンジンでは早くからバイパスエンジンの概念が導入され、大幅な騒音低減を果たしてきた。これは、ジェット騒音のエネルギーレベルが排気流速の6乗〜8乗に概ね比例する経験則を考慮し、エンジンが吸入する空気の一部を迂回(バイパス)させて、高速流の周囲に強制的に低速流として導入することで、低速流を含めた排気流の平均速度を低下させることを狙った技術である。バイパスエンジンの構成は、通常のジェットエンジン(ターボジェットエンジン)をコアエンジンとし、コアエンジンの外側に低圧系を有している。そして、低圧タービン等の生み出す軸動力でコアエンジン前方部の低圧系及び大口径ファンを駆動する仕組みとなっている。エンジン前方部で流入する空気の一部は大口径ファンを通過した後、コアエンジンに流入せずに低速流としてエンジン後部から排出される。コアエンジンヘ流入する空気流量とバイパスして低速流として導入される空気流量の比(バイパス比)を大きくすることで、より一層のジェット騒音低減効果を得ることができることから、現在の亜音速商用航空機においては、エンジン形態の主流はバイパスエンジンであり、高バイパス比化へ向かう傾向にある。
バイパスエンジンの概念はエンジンシステムから騒音低減を達成しようとする視点に立ったものである。その一方、局部に着目した視点からは、高速流と周囲空気との混合を促進する装置に関する技術が存在する。例えば、ローブ状の混合装置(ローブミキサー)は、低速流をコアエンジンからの排気(高速流)に導入する流路と高速流を低速流側に導入する流路を交互に備え、装置がない場合に比べて、高速流と低速流の混合を短距離で促進する構造となっている。混合が促進される結果、平均速度の低下によって騒音のエネルギーレベルが低下するのみならず、大規模渦の分散によって騒音が高周波数帯域へ移行する効果が期待される。高周波数音ほど空気減衰の影響を受けやすく、長距離を伝播する騒音問題の対処には有効だからである。
ところで、ローブミキサーの構造強度、混合促進等の改善を狙ったガスタービン用のローブミキサーが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。このローブミキサーは、ローブミキサーの流路部分が流体力による変形や共振を回避するために、流れに影響を及ぼさぬよう流線形状の構造補強材を付加したものである。また、ジェットエンジンの推力の低下を抑えつつガス流を混合し、ジェット騒音を低減するローブミキサーも知られている(例えば、特許文献2を参照。)。このローブミキサーは隣接する拡径部の勾配を変更して、混合促進と騒音抑制増大を狙ったものである。
他方、混合装置としてタブを使用する技術も存在する。タブはノズル口径に比べて十分小さい突起物であるため、高速流を遮る割合(ブロッケージファクター)が小さく、圧力損失、推力損失を十分低く抑えることができる点で有利である。タブは、その両縁に対称渦を形成する。この対称渦が高速流を周囲へ運び、低速流を高速流側に引き込むことで高速流と低速流の境界面での運動量交換を活発化して、巨視的には混合を促進する働きをする。このようなタブミキサーとしては、ノズル端に形成された三角錐状のものが知られている(例えば、特許文献3を参照。)。三角錐はノズルの内側と外側に突き出しており、ノズル内外の流れの混合を促進しつつ、圧力損失による推力損失の抑制を狙っている。その他には、ローブ部分に小さなタブを複数設けて混合促進を狙ったローブミキサーが知られている(例えば、特許文献4を参照。)。
また、流路後端ではなく、流路内部に大小の捻り撹拝体を備え、主流を旋回させつつ分割することで、大規模渦を分割し且つ隣接する流路からの流れと混合させることで、騒音の抑制等を狙った低騒音化システムが知られている(例えば、特許文献5を参照。)。
When high-pressure fluid is discharged from the nozzle end or pipe end, high-speed fluid is formed at these ends. The high-speed fluid diffuses while mixing from the velocity gradient with the surrounding fluid, and noise is generated in the mixing process. This jet noise, which is typical in the exhaust part of a gas turbine engine, has high energy over a wide frequency band, with the surrounding residents in the case of model aircraft jet engines and the airport environment in the case of aircraft jet engines. And aircraft users suffer from unacceptable effects of noise exposure.
In order to suppress such noise, the concept of a bypass engine has been introduced from an early stage in an aircraft jet engine, and the noise has been greatly reduced. This is based on an empirical rule that the energy level of the jet noise is roughly proportional to the 6th to 8th power of the exhaust flow velocity, bypassing a part of the air that the engine inhales and forcing around the high speed flow It is a technology aimed at reducing the average speed of exhaust flow including low-speed flow by introducing it as a low-speed flow. The bypass engine has a normal jet engine (turbo jet engine) as a core engine, and has a low-pressure system outside the core engine. And it is the mechanism which drives the low-pressure system and large-diameter fan in front of the core engine with shaft power generated by a low-pressure turbine or the like. A part of the air flowing in at the front part of the engine passes through the large-diameter fan and is discharged from the rear part of the engine as a low-speed flow without flowing into the core engine. By increasing the ratio of the air flow rate that flows into the core engine and the air flow rate that is bypassed and introduced as a low-speed flow (bypass ratio), a further jet noise reduction effect can be obtained. In an aircraft, the main type of engine form is a bypass engine, and there is a tendency toward higher bypass ratio.
The concept of the bypass engine is based on the viewpoint of achieving noise reduction from the engine system. On the other hand, from the viewpoint of focusing on the local area, there is a technique related to a device that promotes mixing of high-speed flow and ambient air. For example, a lobe-shaped mixing device (lobe mixer) has a flow path for introducing a low-speed flow into the exhaust from the core engine (high-speed flow) and a flow path for introducing a high-speed flow to the low-speed flow side, and there is no device. Compared to the case, it has a structure that promotes mixing of high speed flow and low speed flow at a short distance. As a result of promoting the mixing, not only the noise energy level decreases due to the decrease in the average speed, but also the effect that the noise moves to the high frequency band due to the dispersion of the large-scale vortex is expected. This is because higher frequency sounds are more susceptible to air attenuation and are effective in dealing with noise problems that propagate over long distances.
By the way, a lobe mixer for a gas turbine that aims to improve the structural strength of the lobe mixer, the promotion of mixing, and the like is known (see, for example, Patent Document 1). This lobe mixer is obtained by adding a streamlined structural reinforcing material so that the flow path portion of the lobe mixer avoids deformation and resonance due to fluid force so as not to affect the flow. A lobe mixer is also known that mixes a gas flow while suppressing a decrease in thrust of the jet engine to reduce jet noise (see, for example, Patent Document 2). This lobe mixer aims to promote mixing and increase noise suppression by changing the gradient of adjacent enlarged diameter portions.
On the other hand, there is a technology that uses a tab as a mixing device. Since the tab is a projection that is sufficiently smaller than the nozzle diameter, the ratio of blocking high-speed flow (blockage factor) is small, which is advantageous in that the pressure loss and thrust loss can be suppressed sufficiently low. The tab forms a symmetrical vortex on both edges. This symmetric vortex carries high-speed flow to the surroundings and draws low-speed flow to the high-speed flow side, thereby activating exchange of momentum at the interface between high-speed flow and low-speed flow and macroscopically promoting the mixing. As such a tab mixer, a triangular pyramid formed at the nozzle end is known (see, for example, Patent Document 3). The triangular pyramid protrudes from the inside and outside of the nozzle and aims to suppress thrust loss due to pressure loss while promoting mixing of the flow inside and outside the nozzle. In addition, there is known a lobe mixer that is provided with a plurality of small tabs in the lobe portion and aims to promote mixing (see, for example, Patent Document 4).
In addition, a large and small twisted stirring body is provided inside the flow path, not at the rear end of the flow path, and the main flow is divided while swirling to divide the large-scale vortex and mix it with the flow from the adjacent flow path. Therefore, a noise reduction system aimed at noise suppression or the like is known (see, for example, Patent Document 5).

特開2003−314368号公報JP 2003-314368 A 特開2002−317698号公報JP 2002-317698 A 特開2003−172205号公報JP 2003-172205 A 特開2004−76596号公報JP 2004-76596 A 特許第3673804号Patent No. 3673804

バイパスエンジンについては、バイパス比を増やせば一定の騒音抑制効果が見込まれるものの、エンジン自体が大型化する弊害は避けられない。その結果、エンジン重量が増大する上、正面面積増加による抵抗増大の問題が発生する。騒音の観点からは、低速空気を導入するためのファンが大型化するために、低周波数騒音が相対的に増加する。以上は航空機用ジェットエンジンの場合であるが、模型飛行機用ジェットエンジンの場合には、依然ターボジェットエンジンが支配的な事情もあり、必ずしもバイパスエンジンによる恩恵を受ける状態には至っていない。また、ジェットエンジン以外にも高圧流体を噴出する装置についてみれば、バィパスエンジンの概念を一般原理として導入するのは困難であり、可能であるとしても既存装置の大幅な改造が必要となり、元来の性能への影響は避けられないし、経済的に不都合である。
ローブミキサーやタブといった混合装置の課題は、圧力損失とのバランス調整にある。これは最適設計の問題に帰着するが、エンジンの使用環境や個体差による影響に機動的に対応し難いという問題がある。ローブミキサーのように複雑形状でかつ振動回避などに配慮が必要な装置であれば、尚更であり、保守、改造にも時間、費用がかさむことが予想される。
以上より、混合を促進してジェット騒音を抑制する基本方針は貫きつつ、混合装置を簡便なものとし、整備性を向上させるために着脱が容易で、エンジンの経年変化に応じて特性を調整でき、可能であれば適応性を有し、圧力損失や重量増加の弊害の少ない騒音抑制装置が解決すべき課題である。
また、模型飛行機又はジェット無人機においては、エンジン排気を長時間排気パイプに暴露し続けると、隣接する部品の劣化を早めるおそれもある。エンジン排気と周囲空気との中間温度にある二次流を活用して、効率よく冷却を行うことで、局所的な熱負荷を軽減でき、部品を含めた模型機又はジェット無人機の長寿命化に有益である。従って、騒音抑制と両立する冷却促進も解決すべき課題である。
As for the bypass engine, a certain noise suppression effect can be expected by increasing the bypass ratio, but the adverse effect of increasing the size of the engine itself is unavoidable. As a result, the weight of the engine increases and the problem of increased resistance due to an increase in frontal area occurs. From the viewpoint of noise, the size of the fan for introducing low-speed air is increased, so that low frequency noise is relatively increased. The above is the case of an aircraft jet engine, but in the case of a model airplane jet engine, the turbojet engine is still dominant, and has not yet been in a state of benefiting from the bypass engine. In addition to jet engines, it is difficult to introduce the concept of a bypass engine as a general principle for devices that eject high-pressure fluid, and even if possible, significant modifications to existing devices are required. The impact on the future performance is inevitable and economically inconvenient.
The problem with mixing devices such as lobe mixers and tabs is in balancing with pressure loss. This results in an optimal design problem, but there is a problem that it is difficult to flexibly cope with the influence of the engine usage environment and individual differences. If it is a device that has a complicated shape and needs consideration for avoiding vibrations, such as a lobe mixer, it will be even more so that maintenance and modification will be time consuming and expensive.
From the above, while adhering to the basic policy of promoting mixing and suppressing jet noise, the mixing device is simplified, it is easy to attach and detach to improve maintainability, and the characteristics can be adjusted according to engine aging. Therefore, it is a problem to be solved by a noise suppression device that is adaptable if possible and has little adverse effects of pressure loss and weight increase.
Further, in a model airplane or a jet drone, if the engine exhaust is continuously exposed to the exhaust pipe for a long time, there is a risk that deterioration of adjacent parts is accelerated. By utilizing the secondary flow at an intermediate temperature between the engine exhaust and the ambient air to efficiently cool, the local heat load can be reduced and the life of the model or jet drone including parts can be extended. It is beneficial to. Therefore, cooling promotion compatible with noise suppression is also a problem to be solved.

前記目的を達成するために請求項1に記載の騒音抑制装置は、ガスタービンの排気ノズルの下流側に配設される騒音抑制装置であって、前記騒音抑制装置は前記ガスタービンから排気されるコア流が流れるコア流路を有する内管と、該コア流路の外側に位置しコア流より低速な二次流が流れる環状流路を有する外管とから成る二重管を構成し、且つ該内管の出口端部は該外管の出口端部より上流側に位置し、且つ該内管の端部において軸方向に対し突起状に形成された複数のフィンを有するコアノズルが着脱可能に装着され、且つ該フィンの根元部の切り欠き部は前記外管の端部に覆われていることを特徴とする。
上記騒音抑制装置では、騒音抑制装置が内管および外管から成る二重管を構成し、且つ内管の出口端部が外管の出口端部より上流側に位置してしているため、コア流のエジェクター効果により、或いは圧縮機等からの高圧流体を抽気することにより外管の環状流路を周囲空気(低速流)よりは速い二次流(中速流)を発生または導入させ、しかも、外管の環状流路の開口面積を狭くすることにより、コア流とのせん断を著しく増加させない少量の二次流体を導入することが出来るようになる。これにより、この少量の二次流体が環状流路から排出され、高速の一次流体と接触することとなるが、低速の周囲空気が一次流体と接する場合に比べて少ないせん断力をもって混合を開始するようになる。そのため、最終的な両流体の混合による平均速度は、一次流体と周囲空気との混合の場合に比べて大きいものの、両流体は比較的早く所定の速度に一致し、早期に混合が完了する。混合した平均流は周囲空気とも混合して更に平均速度を落とすようになる。このような、いわゆる二段混合では二次流体が存在しない場合に比べて、個々の混合は大きなせん断を伴わずに進行するため、大規模渦とそれに伴う低周波数音の形成を抑制するようになる。
それに加えて、内管の端部には上記コアノズルが根元部の切り欠き部を外管の端部に覆われるようにして着脱可能に装着されているため、フィン近傍を流れるコア流とフィンとの干渉によってフィンの突起方向に対し左右回りの渦流が励起され、この渦流によりコア流と二次流との混合が促進されるようになる。このように、一次流体に二次流体を導入する機構ならびに一次流体と二次流体との混合を促進する機構を組み合わせることにより、ジェット流の圧力損失や重量増加等のエンジン性能に与える影響を最小限に抑制した上でジェット騒音を好適に抑制することが可能となる。
また、コアノズルを着脱可能にすることにより、使用状況に応じて混合特性や騒音特性を調整することが可能となる。更に、上記二次流体は、高温高圧の燃焼ガスに曝される内管等の排気ノズル近傍にある部品を好適に冷却することになるため、本発明の冷却促進の向上ひいては長寿命化に寄与するようになる。
In order to achieve the object, the noise suppression device according to claim 1 is a noise suppression device disposed downstream of an exhaust nozzle of a gas turbine, and the noise suppression device is exhausted from the gas turbine. A double pipe comprising an inner pipe having a core flow path through which a core flow flows, and an outer pipe having an annular flow path positioned outside the core flow path and through which a secondary flow slower than the core flow flows; and The outlet end of the inner tube is located upstream from the outlet end of the outer tube, and a core nozzle having a plurality of fins formed in a protruding shape in the axial direction at the end of the inner tube is removable. The cutout portion of the base portion of the fin is covered with the end portion of the outer tube.
In the above noise suppression device, the noise suppression device constitutes a double pipe composed of an inner tube and an outer tube, and the outlet end of the inner tube is located upstream from the outlet end of the outer tube. Due to the ejector effect of the core flow, or by extracting a high-pressure fluid from a compressor or the like, a secondary flow (medium-speed flow) that is faster than the surrounding air (low-speed flow) is generated or introduced in the annular flow path of the outer pipe, In addition, by reducing the opening area of the annular channel of the outer tube, a small amount of secondary fluid that does not significantly increase the shear with the core flow can be introduced. As a result, this small amount of secondary fluid is discharged from the annular flow path and comes into contact with the high-speed primary fluid, but mixing is started with less shearing force than when low-speed ambient air is in contact with the primary fluid. It becomes like this. Therefore, although the average speed by the final mixing of both fluids is larger than that in the case of mixing the primary fluid and the ambient air, both fluids reach a predetermined speed relatively quickly, and mixing is completed at an early stage. The mixed average flow also mixes with the ambient air and further reduces the average velocity. Compared to the case where secondary fluid does not exist in such so-called two-stage mixing, since individual mixing proceeds without large shear, the formation of large-scale vortices and accompanying low-frequency sounds should be suppressed. Become.
In addition, since the core nozzle is detachably attached to the end portion of the inner tube so that the notch portion of the base portion is covered with the end portion of the outer tube, the core flow and the fin flowing in the vicinity of the fin Due to this interference, a lateral vortex flow is excited with respect to the fin projection direction, and the vortex flow promotes mixing of the core flow and the secondary flow. In this way, by combining the mechanism for introducing the secondary fluid into the primary fluid and the mechanism for promoting the mixing of the primary fluid and the secondary fluid, the impact on the engine performance such as pressure loss and weight increase of the jet flow is minimized. It is possible to suitably suppress the jet noise while suppressing it to the limit.
Further, by making the core nozzle detachable, it is possible to adjust the mixing characteristics and noise characteristics according to the usage situation. Furthermore, the secondary fluid suitably cools the components in the vicinity of the exhaust nozzle such as the inner pipe exposed to the high-temperature and high-pressure combustion gas, so that it contributes to the improvement of the cooling promotion and the extension of the life of the present invention. To come.

請求項2に記載の騒音抑制装置では、前記フィンは、前記内管の出口端部の周方向に沿って離隔し又は隣接して形成され、且つ該フィンは軸方向に対し内側に傾斜するように構成されていることとした。
上記騒音抑制装置では、上記構成とすることにより、フィン近傍を流れるコア流から渦が好適に励起され、この渦は対称渦となって一次流体と二次流体の境界面で運動量の交換、即ち両流体の混合を好適に促進するようになる。
The noise suppression device according to claim 2, wherein the fin is formed apart from or adjacent to the circumferential direction of the outlet end portion of the inner pipe, and the fin is inclined inward with respect to the axial direction. It was decided that it was configured.
In the above-described noise suppression device, the vortex is preferably excited from the core flow flowing in the vicinity of the fin, and the vortex becomes a symmetric vortex and exchanges momentum at the boundary surface between the primary fluid and the secondary fluid. The mixing of the two fluids is preferably facilitated.

請求項3に記載の騒音抑制装置では、前記フィンは、先端に行くに従い傾きが急になるように傾斜角度を段階的に変化させて構成されていることとした。
上記騒音抑制装置では、上記構成とすることにより、フィン近傍を流れるコア流から渦が好適に励起され、この渦は対称渦となって一次流体と二次流体の境界面で運動量の交換、即ち両流体の混合を好適に促進するようになる。
In the noise suppression device according to the third aspect, the fin is configured by changing the inclination angle stepwise so that the inclination becomes steep as it goes to the tip.
In the above-described noise suppression device, the vortex is preferably excited from the core flow flowing in the vicinity of the fin, and the vortex becomes a symmetric vortex and exchanges momentum at the boundary surface between the primary fluid and the secondary fluid. The mixing of the two fluids is preferably facilitated.

請求項4に記載の騒音抑制装置では、前記二次流は前記コア流路を流れるコア流のエジェクター効果によって発生するように構成されていることとした。
上記騒音抑制装置では、上記構成とすることにより、ジェット速度が増える場合に、エジェクター効果がより増進されて、二次流の速度および流量も相対的に増え、その結果、高速流の速度に応じて自律的に混合促進効果が得られ、結果的に騒音低減効果も自律的に得られるようになる。
In the noise suppression device according to claim 4, the secondary flow is configured to be generated by an ejector effect of the core flow flowing through the core flow path.
In the above noise suppression device, when the jet velocity is increased, the ejector effect is further enhanced, and the secondary flow velocity and flow rate are relatively increased, and as a result, according to the high velocity velocity. Thus, the mixing promotion effect can be obtained autonomously, and as a result, the noise reduction effect can also be obtained autonomously.

請求項5に記載の騒音抑制装置では、前記二次流の流量および流出方向ならびに前記フィンの傾斜角度は調整可能に構成されていることとした。
上記騒音抑制装置では、上記構成とすることにより、巡航時などジェット騒音低減よりも性能劣化改善を優先する場合には、二次流の流量を減らし且つ突起を水平に戻して推力損失を抑制するよう、使用状況に応じて騒音低減と性能劣化のバランスを適応制御することが可能となる。
In the noise suppression device according to claim 5, the flow rate and the outflow direction of the secondary flow and the inclination angle of the fin are configured to be adjustable.
In the above-described noise suppression device, by adopting the above-described configuration, when priority is given to improvement in performance deterioration over jet noise reduction, such as during cruising, the flow rate of the secondary flow is reduced and the protrusion is returned to the horizontal to suppress thrust loss. Thus, it becomes possible to adaptively control the balance between noise reduction and performance degradation according to the use situation.

請求項6に記載の騒音抑制装置では、前記二次流の流体は、前記コア流とは異なることとした。
上記騒音抑制装置では、上記構成とすることにより、高温高圧のコア流に対し、その周囲を覆う高密度の流体層を形成することが可能となる。高速流の周囲に高密度の流体層を形成することで、高速流の減速を早めると共に、高速流から発生する高周波音の伝播を遮蔽することが可能となる。他方、二次流体としてスモークを使用する場合は、航空機の所在に関し視覚的情報を観測者に対し与えることが出来るようになる。
In the noise suppression device according to claim 6, the secondary flow fluid is different from the core flow.
With the above-described noise suppression device, it is possible to form a high-density fluid layer that covers the periphery of a high-temperature and high-pressure core flow. By forming a high-density fluid layer around the high-speed flow, the high-speed flow can be decelerated and propagation of high-frequency sound generated from the high-speed flow can be blocked. On the other hand, when smoke is used as the secondary fluid, visual information regarding the location of the aircraft can be given to the observer.

請求項7に記載の騒音抑制装置では、前記フィンは突起先端部に付加質量を設け、該突起先端部を片持ち梁とした時に所定の固有振動数で振動するように構成されていることとした。
上記騒音抑制装置では、上記構成とすることにより、一次流と二次流に挟まれた突起部分が所定の固有振動数で振動することで、振動がない場合に比べ、一次流と二次流との混合を促進するようになる。
The noise suppression device according to claim 7, wherein the fin is configured to be provided with an additional mass at the tip of the protrusion, and to vibrate at a predetermined natural frequency when the tip of the protrusion is a cantilever. did.
In the above-described noise suppression device, by adopting the above-described configuration, the primary flow and the secondary flow are compared with the case where there is no vibration due to the projection portion sandwiched between the primary flow and the secondary flow vibrating at a predetermined natural frequency. To promote mixing with.

請求項8に記載の騒音抑制装置では、前記コアノズルは、内管との緩い摩擦力でのみ固定され容易に着脱できるものであり、所定のエンジン推力による後方へ押される力又は前記固有振動数の振動が加わった時に、自動的に前記内管から外れるように構成されていることとした。
上記騒音抑制装置では、上記構成とすることにより、巡航飛行中にかかるコアノズルによる推力損失を好適に防止することが出来るようになる。
In the noise suppression device according to claim 8, the core nozzle is fixed only by a loose frictional force with the inner pipe and can be easily attached and detached, and the force pushed backward by a predetermined engine thrust or the natural frequency is reduced. When vibration is applied, it is configured to be automatically detached from the inner tube.
With the above-described noise suppression device, it is possible to suitably prevent thrust loss due to the core nozzle during cruise flight.

本発明の騒音抑制装置によれば、二次流体を導入する機構ならびに一次流体と二次流体との混合を促進する機構を組み合わせることによって、個別の効果を越えた以下の効果があると考えられる。
(1)突起部分の切欠き両面から励起される対称渦の状態を制御することが可能になる。例えば、渦寸法、渦の発生位置を調整することで、一次流と二次流の混合程度、二次流と周囲空気の混合程度、騒音周波数帯域、部分的混合具合、周波数帯域に影響を及ぼすことができる。
(2)二次流の外側には、一般にはさらに低速の流れが存在する。例えば、エンジンナセル周囲気流、機体周囲気流、静止場では周囲空気などである。高速流と低速流とを直接混合させずに、中速流との混合を介することで、急激なせん断力の発生を緩和し、段階的にかつ大規模渦の発生を極力抑制しながら平均速度を低下させることが期待される。
(3)高空を巡航中には空港周辺環境へのジェット騒音の影響はさほどなく、むしろエンジン性能を良好に保つことが必要とされる。このとき、二次流や混合装置の存在は抽気流量を消費したり、推力損失を発生させたりする点でエンジン性能を劣化させる方向に働く。適度な制御機構と組み合わせることで、例えば、抽気量や混合装置に係る突起部分の傾斜をON-OFFすることでかかる問題の解消をはかることができる。
(4)一次流と二次流によって励起される流体力は突起部分に弾性変形をもたらす。突起全体が片持構造として固有振動数を有し、所定の流体力が働いたときに共振するよう調整しておけば、混合促進効果の欲しいときに、突起物の振動によってプラスアルファの混合が促進される。
(5)二次流(中速中温)が効率よく一次流(高速高温)と混合すれば、排気パイプやこれに連結する模型機やジェット無人機の機体構造の熱負荷を軽減することができる。
According to the noise suppression device of the present invention, it is considered that there are the following effects beyond individual effects by combining a mechanism for introducing a secondary fluid and a mechanism for promoting mixing of the primary fluid and the secondary fluid. .
(1) It is possible to control the state of the symmetric vortex excited from both sides of the notch of the protrusion. For example, by adjusting the vortex dimensions and vortex generation position, it affects the degree of mixing of the primary flow and the secondary flow, the degree of mixing of the secondary flow and ambient air, the noise frequency band, the partial mixing condition, and the frequency band. be able to.
(2) There is generally a slower flow outside the secondary flow. For example, the air flow around the engine nacelle, the air flow around the airframe, and the ambient air in a stationary field. By mixing the medium and high speed flow without directly mixing the high speed flow and the low speed flow, the generation of a sudden shear force is alleviated, and the average speed is reduced while suppressing the generation of large-scale vortices as much as possible. Is expected to decrease.
(3) While cruising in the high altitude, there is little impact of jet noise on the environment around the airport. Rather, it is necessary to maintain good engine performance. At this time, the presence of the secondary flow and the mixing device works in the direction of deteriorating the engine performance in terms of consuming the bleed flow rate or generating a thrust loss. By combining with an appropriate control mechanism, for example, the problem can be solved by turning on and off the bleed amount and the inclination of the projection portion related to the mixing device.
(4) The fluid force excited by the primary flow and the secondary flow causes elastic deformation in the protruding portion. If the entire protrusion has a natural frequency as a cantilever structure and is adjusted so that it resonates when a predetermined fluid force is applied, mixing of the plus alpha is caused by the vibration of the protrusion when a mixing acceleration effect is desired. Promoted.
(5) If the secondary flow (medium speed / medium temperature) is efficiently mixed with the primary flow (high speed / high temperature), it is possible to reduce the heat load of the exhaust pipe, the model machine connected to this, and the structure of the jet drone. .

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments shown in the drawings. Note that the present invention is not limited thereby.

図1は、本発明の騒音抑制装置100を示す説明図である。
この騒音抑制装置100は、ジェットエンジンの排気ノズルENから噴出されるコア流(一次流体)が流れるコア流路1aを有する内管1と、内管1の外側に配置されコア流より低速な中速流(二次流体)が流れる環状流路2aを有する外管2と、内管1の端部に取り付けられ複数の突起フィン11を有する着脱可能なコアノズル10とを具備して構成されている。
FIG. 1 is an explanatory view showing a noise suppression device 100 of the present invention.
This noise suppression device 100 includes an inner pipe 1 having a core flow path 1a through which a core flow (primary fluid) ejected from an exhaust nozzle EN of a jet engine flows, and an inner pipe 1 disposed outside the inner pipe 1 and having a lower speed than the core flow. An outer tube 2 having an annular flow path 2a through which a fast flow (secondary fluid) flows, and a removable core nozzle 10 having a plurality of protruding fins 11 attached to an end of the inner tube 1 are configured. .

内管1の内出口端部1bは、外管2の外出口端部2bよりも上流側(エンジン側)に位置するように配設されている。模型飛行機用ジェットエンジンではあるが、寸法例を挙げると、コア流路1aの内径d=70[mm]、環状流路2aの隙間t=5[mm]の時、上流側へのシフト量L=10[mm]である。なお、詳細については図2〜図3−3を参照しながら後述するが、このように配設することにより、周囲空気より流速の早い少量の二次流体を、コア流を取り囲むようにして導入することが出来るようになり、その結果、両流体は少ないせん断力をもって混合を開始するようになる。そのため、最終的な両流体の混合による平均速度は、一次流体と周囲空気との混合の場合に比べて大きいものの、両流体は比較的早く所定の速度に一致し、早期に混合が完了するようになる。   The inner outlet end 1b of the inner pipe 1 is disposed so as to be located upstream (engine side) of the outer outlet 2b of the outer pipe 2. Although it is a model airplane jet engine, to give a dimension example, when the inner diameter d of the core flow path 1a is 70 [mm] and the gap t of the annular flow path 2a is 5 [mm], the shift amount L to the upstream side = 10 [mm]. Although details will be described later with reference to FIGS. 2 to 3-3, a small amount of secondary fluid having a flow velocity higher than that of the surrounding air is introduced so as to surround the core flow. As a result, both fluids begin to mix with less shear. Therefore, although the average speed of the final mixing of both fluids is larger than that of the mixing of the primary fluid and the surrounding air, both fluids match the predetermined speed relatively quickly so that the mixing is completed early. become.

突起フィン11は、本実施形態では鋭角三角形であるが、一般的には先端部が突起状に形成された凸多角形であれば良い。また、切り欠き部11a、即ち突起フィン11の谷部が外管2の端部近傍によって覆われ、更に軸方向に対し内側に傾斜して内管1の周方向に均等に配設されている。なお、詳細については図4を参照しながら後述するが、このように配設することにより、突起フィン11を両側から挟むような形態でコア流から渦が励起され、その結果、コア流と二次流との混合が促進されるようになる。   The projecting fins 11 are acute-angled triangles in the present embodiment, but in general, the projecting fins 11 may be a convex polygon having a tip formed in a projecting shape. Further, the notch portion 11a, that is, the valley portion of the projecting fin 11 is covered by the vicinity of the end portion of the outer tube 2, and is further inclined inward with respect to the axial direction and is evenly arranged in the circumferential direction of the inner tube 1. . Although details will be described later with reference to FIG. 4, by arranging in this way, vortices are excited from the core flow in such a manner that the protruding fins 11 are sandwiched from both sides. Mixing with the next stream is promoted.

また、突起フィン11は、先端部分に僅かな付加質量を設けて、突起フィン11を片持ち梁としたときに所定の固有振動数を有する。なお、詳細については、図6を参照しながら後述するが、このように構成することにより、突起フィン11が振動して一次流体と二次流体との混合を促進するようになる。   Further, the protruding fin 11 has a predetermined natural frequency when a small additional mass is provided at the tip portion and the protruding fin 11 is a cantilever. Although details will be described later with reference to FIG. 6, by configuring in this manner, the protruding fins 11 vibrate and promote mixing of the primary fluid and the secondary fluid.

コアノズル10は、例えば、ジェットエンジンが所定の推力を発生する時に共振するように所定の固有振動数を有するように設計されている。また、コアノズル10の内管1への装着については、例えば内管1との摩擦力による固定であり、従って、その摩擦力よりも大きな力がコアノズル10に作用する場合、例えば、コア流によるせん断力、また共振時の振動等が作用すると、コアノズル10は内管1から分離することになる。これにより、例えば、航空機が巡航速度で飛行し、コアノズル10が不要となる時に、摩擦力の大きさを巡航時にコア流から受ける力よりも小さくなるように嵌合具合を適切に設定することにより、コアノズル10を自動的に内管1から分離することが可能となり、これにより、推力の低下を防止することが出来るようになる。   For example, the core nozzle 10 is designed to have a predetermined natural frequency so as to resonate when the jet engine generates a predetermined thrust. Further, the mounting of the core nozzle 10 to the inner tube 1 is, for example, fixing by a frictional force with the inner tube 1. Therefore, when a force larger than the frictional force acts on the core nozzle 10, for example, shearing due to the core flow The core nozzle 10 is separated from the inner tube 1 when force, vibration at the time of resonance, or the like is applied. Thereby, for example, when the aircraft flies at the cruising speed and the core nozzle 10 becomes unnecessary, the fitting condition is appropriately set so that the magnitude of the frictional force is smaller than the force received from the core flow during cruising. The core nozzle 10 can be automatically separated from the inner tube 1, thereby preventing a reduction in thrust.

環状流路2aを流れる二次流は、内管1を冷却することになるため、これらの部品のコア流による熱負荷を軽減する。   Since the secondary flow flowing through the annular flow path 2a cools the inner tube 1, the thermal load due to the core flow of these components is reduced.

図2は、本発明の基本的構成の一つである二次流体を導入する機構を示す説明図である。
バイパスエンジンの概念よりも遥かに少量の二次流体を導入することに一つの特徴がある。本発明に係る機構では、バイパスさせる流体を発生させるファンなどが不要となるため、装置寸法を抑えつつ且つ装置性能への影響を最小限にすることができる。具体的には、排気ノズル或いは排気パイプの外周に薄い環状流路を設けて当該環状流路(図1の2a)に低速の周囲流体よりも早く且つ一次流体よりも遅い(中速と称する)少量の流体を導通させる構造を採用する。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a mechanism for introducing a secondary fluid, which is one of the basic configurations of the present invention.
One feature is the introduction of a much smaller amount of secondary fluid than the concept of a bypass engine. The mechanism according to the present invention eliminates the need for a fan or the like that generates a fluid to be bypassed, so that the apparatus size can be suppressed and the influence on the apparatus performance can be minimized. Specifically, a thin annular flow path is provided on the outer periphery of the exhaust nozzle or the exhaust pipe, and the annular flow path (2a in FIG. 1) is faster than the low-speed surrounding fluid and slower than the primary fluid (referred to as medium speed). Uses a structure that allows a small amount of fluid to conduct.

図3−1は、本発明に係る二次流体を導入する機構を模型飛行機用のジェットエンジン排気パイプに適用した一例を示す説明図である。
二次流体は、一次流体排出部分における高速流による引き込み効果(所謂エジェクター効果)を利用して或いは圧縮機抽気の一部を利用することによって駆動される。排気パイプの外側に薄い間隙を有するよう環状パイプを設ける。環状パイプの後端は排気パイプの後端よりも後方になるように調整される。排気パイプ前端は、エンジンノズルより後方に設置され、外側の環状パイプはエンジン全体を覆う閉空間に直結されている。エンジン運転時には排気パイプ後端から放出される高速流のエジェクター効果によって、排気パイプ後端を覆う環状パイプに接合された間隙の空気が引っ張られて排出される。
FIG. 3A is an explanatory diagram showing an example in which the mechanism for introducing a secondary fluid according to the present invention is applied to a jet engine exhaust pipe for a model airplane.
The secondary fluid is driven by using a drawing effect (a so-called ejector effect) by a high-speed flow in the primary fluid discharge part or by using a part of the compressor bleed air. An annular pipe is provided so as to have a thin gap outside the exhaust pipe. The rear end of the annular pipe is adjusted to be behind the rear end of the exhaust pipe. The front end of the exhaust pipe is installed behind the engine nozzle, and the outer annular pipe is directly connected to a closed space that covers the entire engine. The air in the gap joined to the annular pipe covering the rear end of the exhaust pipe is pulled and discharged by the ejector effect of the high-speed flow discharged from the rear end of the exhaust pipe during engine operation.

この少量の二次流体が環状流路から排出される場合には、高速の一次流体と接触することとなるが、低速の周囲流体が一次流体と接する場合に比べて少ないせん断力をもって混合を開始する。そのため、最終的な平均速度は周囲空気との混合の場合に比べて大きいものの、両流体は比較的早く所定の速度に一致し、早期に混合が完了する。混合した平均流は周囲空気とも混合して更に平均速度を落とす。かかる見かけの二段混合は二次流体が存在しない場合に比べて、個々の混合は大きなせん断を伴わずに進行するため、大規模渦とそれに伴う低周波数音の形成を抑制しうる。   When this small amount of secondary fluid is discharged from the annular channel, it will come into contact with the high-speed primary fluid, but mixing will start with less shearing force than when the low-speed surrounding fluid is in contact with the primary fluid. To do. Therefore, although the final average speed is larger than that in the case of mixing with ambient air, both fluids reach a predetermined speed relatively quickly and mixing is completed at an early stage. The mixed average flow also mixes with the ambient air to further reduce the average velocity. Such apparent two-stage mixing can suppress the formation of large-scale vortices and the accompanying low-frequency sound because individual mixing proceeds without large shear as compared to the case where no secondary fluid is present.

二次流体を導通させる環状流路は排気ノズル或いは排気パイプ等の冷却効果を兼ねている。特に模型飛行機では、エンジンを機体胴体に内包する形態において、後方の排気パイプが高温となることは構造安全上支障があるため、排気パイプの冷却は必須である。排気パイプ端のエジェクター効果によって、排気パイプと環状パイプの隙間にある空気が吸い出され、これに直結する排気パイプ外面とエンジンが冷却される状態を生み出す(図3−1〜図3−3)。   The annular flow path for conducting the secondary fluid also serves as a cooling effect for the exhaust nozzle or the exhaust pipe. In particular, in a model airplane, in the form in which the engine is included in the fuselage, it is essential to cool the exhaust pipe because the exhaust pipe at the rear is at a high temperature, which hinders structural safety. Due to the ejector effect at the end of the exhaust pipe, the air in the gap between the exhaust pipe and the annular pipe is sucked out, and the exhaust pipe outer surface directly connected to this and the engine are cooled (FIGS. 3-1 to 3-3). .

図4は、本発明の基本的構成の一つである混合を促進する着脱装置を示す説明図である。
混合の段階で、大規模流れをより小さな構造に分割できれば対応する周波数を高い側に移行でき、空気減衰や吸音材などその後の処置がより容易となる。その一方で、前記ローブミキサーやタブなどの機械的混合装置を用いる場合に、異なる速度を有する流体を混合する代償として圧力損失の問題とバランスを取る必要が生ずる。しかし、これは速度差の大きな流体同士を混合させることを前提としているのであって、前記中速の二次流と高速流を混合させる場合には、より緩やかな混合装置で一定の効果を上げることが期待できる。本発明では、ノズル或いは排気パイプの端部にて、周方向に任意形状の切欠(図1の突起フィン11)を複数有しつつ、この切欠の根元を前記環状パイプ端部よりも前方になるよう構成する着脱可能な装置を採用する。
FIG. 4 is an explanatory view showing an attachment / detachment device that promotes mixing, which is one of the basic configurations of the present invention.
If the large-scale flow can be divided into smaller structures at the mixing stage, the corresponding frequency can be shifted to the higher side, and subsequent treatment such as air attenuation and sound absorbing material becomes easier. On the other hand, when using a mechanical mixing device such as the lobe mixer or tub, it is necessary to balance the problem of pressure loss as the price for mixing fluids having different speeds. However, this is based on the premise that fluids with a large speed difference are mixed. When mixing the medium-speed secondary flow and the high-speed flow, a certain effect can be achieved with a gentler mixing device. I can expect that. In the present invention, a plurality of arbitrarily-shaped cutouts (projection fins 11 in FIG. 1) are provided in the circumferential direction at the end of the nozzle or the exhaust pipe, and the root of the cutout is in front of the end of the annular pipe. A detachable device configured as described above is employed.

前記排気パイプ端部の切欠が僅かに高速流側に傾斜すると、切欠の高速流に対して垂直の両方の端部から中速流側へ渦が励起される。この渦は対称渦となって中速流と高速流の境界面で運動量の交換、即ち混合を促進する働きがある。切欠を排気ノズル或いは排気パイプの後端の周に沿って複数箇所設けることによって、多数の渦を励起して高速流と低速流の混合を促進する。
前記二次流れの駆動源として排気パイプのエジェクター効果を必要とする場合には、切欠の根元部分を傾斜させてしまうと二次流の駆動が抑制されてしまうため、傾斜部分はエジェクター効果により二次流を排出した後、概ね環状パイプ後端を過ぎた後に設ける工夫も考えられる。例えば、切欠の傾斜を任意の曲率をもってするものや、切欠きの先端部分のみ傾斜を設けるものなどが考えられる。
切欠を有する部分を着脱構造にしておけば、同一の排気ノズル或いは排気パイプでも使用状況に応じて混合特性や騒音特性を調節したい場合に有効である。切欠きの形態に応じて、混合具合、損失特性が異なると見込まれるからである。
When the notch at the end of the exhaust pipe is slightly inclined toward the high-speed flow side, vortices are excited from both ends perpendicular to the high-speed flow of the notch to the medium-speed flow side. This vortex becomes a symmetric vortex and has a function of promoting exchange of momentum, ie, mixing, at the interface between the medium speed flow and the high speed flow. By providing a plurality of notches along the circumference of the rear end of the exhaust nozzle or the exhaust pipe, a large number of vortices are excited to promote mixing of the high speed flow and the low speed flow.
When the ejector effect of the exhaust pipe is required as the drive source of the secondary flow, if the root portion of the notch is inclined, the drive of the secondary flow is suppressed. After discharging the next flow, it is also conceivable to provide a device that is generally provided after the rear end of the annular pipe. For example, a notch having an arbitrary curvature or a notch having a slope only at a tip portion thereof can be considered.
It is effective to adjust the mixing characteristics and noise characteristics according to the use situation even if the same exhaust nozzle or exhaust pipe is provided with a detachable part having a notch. This is because the degree of mixing and loss characteristics are expected to vary depending on the shape of the notch.

図5は、実施例1に係る模型飛行機用又はジェット無人機の排気騒音低減装置を示す説明図である。
エンジンを覆う空間に繋がる二重管構造と内管に着脱可能で突起形状を有する混合促進装置からなり、二重管端のエジェクター効果による二次流排出と突起形状効果による混合促進の結果、騒音の抑制が可能となる。
模型飛行機又はジェット無人機では、地上待機時間も長いため、飛行時のみならず地上走行時の騒音暴露量も多い事情を考慮すると、飛行中の低速流(機体周りの流れ)による混合効果が期待できないため、当該実施例に基づく二次流と突起状混合装置による騒音抑制が重要となる。
また、混合促進装置を摩擦による保持のみを利用する着脱構造とすることで、例えば離陸時の推力による押し出し力で当該混合促進装置を離陸とともに離脱するように調整しておけば、模型機や無人機が飛行中にかかる混合促進装置によって推力損失を被ることを回避できる。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an exhaust noise reduction device for a model airplane or a jet drone according to the first embodiment.
It consists of a double pipe structure connected to the space that covers the engine and a mixing promotion device that can be attached to and detached from the inner pipe and has a protrusion shape. As a result of the secondary flow discharge by the ejector effect at the end of the double pipe and the mixing promotion effect by the protrusion shape effect, noise Can be suppressed.
Model airplanes or jet drones have a long ground standby time, so considering the fact that there is a lot of noise exposure not only during flight but also when traveling on the ground, a mixing effect due to low-speed flow (flow around the aircraft) is expected. Therefore, it is important to suppress the noise by the secondary flow and the protruding mixing device based on the embodiment.
In addition, by making the mixing promotion device a detachable structure that uses only frictional holding, for example, if the mixing promotion device is adjusted so as to be released with takeoff by the thrust force during takeoff, a model machine or unmanned It can be avoided that the aircraft suffers thrust loss due to the mixing promoting device during flight.

図6は、実施例2に係る模型飛行機用スモーク生成装置を示す説明図である。
緩やかに混合させるため、スモークが十分後方まで延びる効果がある。スモークがコアを覆うように流れるので、スモーク流量を抑えることができ、長時間のスモークや搭載重量軽減が可能となる。
また、ジェット無人機が緊急時着陸時に視覚的に所在を識別させる手段として、スモークを使用する場合には、一定量のスモークを長時間放出でき、かつスモークが飛行経路に沿ってできるだけ長く伸びるよう放出されることが望ましい。かかる要請に対して、当該実施例を適用することによって、識別力を発揮するスモーク等を広い範囲に放出することができ、無人機等の早期発見に貢献しうる。
FIG. 6 is an explanatory diagram of the smoke generator for a model airplane according to the second embodiment.
Since the mixing is performed gently, the smoke has the effect of extending sufficiently backward. Since the smoke flows so as to cover the core, the smoke flow rate can be suppressed, and the smoke for a long time and the mounted weight can be reduced.
In addition, when smoke is used as a means to visually identify the location of the jet drone during an emergency landing, a certain amount of smoke can be released for a long time, and the smoke can extend as long as possible along the flight path. It is desirable to be released. By applying the embodiment in response to such a request, it is possible to release smoke or the like that exhibits discriminating power over a wide range, and contribute to early detection of an unmanned aircraft or the like.

図7は、実施例3に係る航空機用ジェットエンジン騒音抑制装置を示す説明図である。
実施例1と同じ考えであるが、二重管構造はノズル部分にのみ設置してもよい。二次流は圧縮機などの抽気を使用してもよく、抽気流量を流量調整バルブなどで制御することで混合装置に係る突起形状にて形成される渦の態様を制御し、混合の度合いや騒音発生量を適応制御することも考えられる。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an aircraft jet engine noise suppression apparatus according to a third embodiment.
Although it is the same idea as Example 1, you may install a double pipe structure only in a nozzle part. The secondary flow may use bleed air such as a compressor, and by controlling the bleed flow rate with a flow rate adjustment valve or the like, the vortex shape formed in the protruding shape related to the mixing device is controlled, and the degree of mixing or It is conceivable to adaptively control the amount of noise generated.

また、抽気流量を流量調整バルブ等で制御することで、二次流の流量が変わるようにすることが可能となる。更に電動・油圧・空気圧機構により又は形状記憶合金の作用により、突起フィン11の傾斜角度だけでなく二次流の流出方向が変わるようにすることも可能である。   In addition, the secondary flow rate can be changed by controlling the extraction flow rate with a flow rate adjusting valve or the like. Furthermore, it is possible to change not only the inclination angle of the projection fin 11 but also the secondary flow outflow direction by an electric / hydraulic / pneumatic mechanism or by the action of the shape memory alloy.

なお、二次流は空気に限らない。例えば、特定の液体を高圧にして若しくは蒸気にして環状に噴出してもよい。高速高温のガス流に対して、流れの周囲を覆う高密度の流体層を形成することで、高速流の減速を早めるとともに、高速流から発生する高周波音の伝播を遮蔽する効果を見込む。一般に液体は気体に比べて熱伝達率が高いので、突起部分の冷却効果も兼ねる。   The secondary flow is not limited to air. For example, a specific liquid may be ejected in a ring shape at a high pressure or vapor. By forming a high-density fluid layer covering the periphery of the high-speed and high-temperature gas flow, the high-speed flow is decelerated and the effect of shielding the high-frequency sound generated from the high-speed flow is expected. In general, a liquid has a higher heat transfer coefficient than a gas, so that it also serves as a cooling effect for the protruding portion.

本発明の騒音抑制装置は、航空機用ジェットエンジンの騒音抑制ならびにジェット無人機若しくは模型飛行機の騒音抑制、その他、エンジンの長寿命化、視認用スモークに適用することが可能である。   The noise suppression device of the present invention can be applied to noise suppression of an aircraft jet engine and noise suppression of a jet drone or a model airplane, as well as extending the life of the engine and visual smoke.

本発明の騒音抑制装置を示す構成説明図である。It is composition explanatory drawing which shows the noise suppression apparatus of this invention. 本発明の基本的構成の一つである二次流体を導入する機構を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mechanism which introduces the secondary fluid which is one of the fundamental structures of this invention. 本発明に係る二次流体を導入する機構を模型飛行機用のジェットエンジン排気パイプに適用した一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example which applied the mechanism which introduces the secondary fluid which concerns on this invention to the jet engine exhaust pipe for model airplanes. 図3−1の排気後部の拡大を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the expansion of the exhaust rear part of FIGS. 図3−2の混合過程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mixing process of FIGS. 3-2. 本発明の基本的構成の一つである混合を促進する着脱装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the attachment / detachment apparatus which accelerates | stimulates mixing which is one of the basic structures of this invention. 実施例1に係る模型飛行機用又はジェット無人機の排気騒音低減装置を示す説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing which shows the exhaust noise reduction apparatus for model airplanes or jet drones based on Example 1. FIG. 実施例2に係る模型飛行機用スモーク生成装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the smoke production | generation apparatus for model airplanes which concerns on Example 2. FIG. 実施例3に係る航空機用ジェットエンジン騒音抑制装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the jet engine noise suppression apparatus for aircraft which concerns on Example 3. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 内管
1a コア流路
2 外管
2a 環状流路
10 コアノズル
11 突起フィン
100 騒音抑制装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inner pipe 1a Core flow path 2 Outer pipe 2a Annular flow path 10 Core nozzle 11 Protrusion fin 100 Noise suppression apparatus

Claims (8)

ガスタービンの排気ノズルの下流側に配設される騒音抑制装置であって、前記騒音抑制装置は前記ガスタービンから排気されるコア流が流れるコア流路を有する内管と、該コア流路の外側に位置しコア流より低速な二次流が流れる環状流路を有する外管とから成る二重管を構成し、且つ該内管の出口端部は該外管の出口端部より上流側に位置し、且つ該内管の端部において軸方向に対し突起状に形成された複数のフィンを有するコアノズルが着脱可能に装着され、且つ該フィンの根元部の切り欠き部は前記外管の端部に覆われていることを特徴とする騒音抑制装置。   A noise suppression device disposed downstream of an exhaust nozzle of a gas turbine, wherein the noise suppression device includes an inner pipe having a core flow path through which a core flow exhausted from the gas turbine flows, A double pipe composed of an outer pipe having an annular flow path located outside and having a secondary flow flow slower than the core flow, and the outlet end of the inner pipe is upstream of the outlet end of the outer pipe And a core nozzle having a plurality of fins formed in a projecting shape in the axial direction at the end of the inner tube is detachably mounted, and a notch at the base of the fin is formed on the outer tube. A noise suppression device that is covered with an end portion. 前記フィンは、前記内管の出口端部の周方向に沿って離隔し又は隣接して形成され、且つ該フィンは軸方向に対し内側に傾斜するように構成されている請求項1に記載の騒音抑制装置。   2. The fin according to claim 1, wherein the fins are spaced apart from or adjacent to each other along a circumferential direction of an outlet end portion of the inner pipe, and the fins are inclined inward with respect to an axial direction. Noise suppression device. 前記フィンは、先端に行くに従い傾きが急になるように傾斜角度を段階的に変化させて構成されている請求項1又は2に記載の騒音抑制装置。   The noise suppression device according to claim 1, wherein the fin is configured by changing an inclination angle in a stepwise manner so that the inclination becomes steep as it goes to a tip. 前記二次流は前記コア流路を流れるコア流のエジェクター効果によって発生するように構成されている請求項1から3の何れかに記載の騒音抑制装置。   The noise suppression device according to any one of claims 1 to 3, wherein the secondary flow is generated by an ejector effect of a core flow that flows through the core flow path. 前記二次流の流量および流出方向ならびに前記フィンの傾斜角度は調整可能に構成されている請求項1から4の何れかに記載の騒音抑制装置。   The noise suppression device according to any one of claims 1 to 4, wherein the flow rate and outflow direction of the secondary flow and the inclination angle of the fin are adjustable. 前記二次流の流体は、前記コア流とは異なる請求項1から5の何れかに記載の騒音抑制装置。   The noise suppression device according to claim 1, wherein the secondary flow fluid is different from the core flow. 前記フィンは突起先端部に付加質量を設け、該突起先端部を片持ち梁とした時に所定の固有振動数で振動するように構成されている請求項1から6の何れかに記載の騒音抑制装置。   The noise suppression according to any one of claims 1 to 6, wherein the fin is configured such that an additional mass is provided at a tip of the protrusion, and the fin is vibrated at a predetermined natural frequency when the tip of the protrusion is a cantilever. apparatus. 前記コアノズルは、内管との緩い摩擦力でのみ固定され容易に着脱できるものであり、所定のエンジン推力による後方へ押される力又は前記固有振動数の振動が加わった時に、自動的に前記内管から外れるように構成されている請求項1から7の何れかに記載の騒音抑制装置。   The core nozzle is fixed only by a loose frictional force with the inner tube and can be easily attached and detached. When the force pushed backward by a predetermined engine thrust or the vibration of the natural frequency is applied, the core nozzle is automatically The noise suppression device according to any one of claims 1 to 7, wherein the noise suppression device is configured to be detached from the tube.
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