JP2022129373A - Supersonic aircraft and sonic boom and jet noise reduction method - Google Patents

Supersonic aircraft and sonic boom and jet noise reduction method Download PDF

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純一 赤塚
Junichi Akatsuka
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Abstract

To achieve both a reduction in sonic boom and jet noise when a supersonic aircraft takes off and lands at an airport which are the main issues with environmental compatibility of the supersonic aircraft.SOLUTION: A supersonic aircraft comprises: a shielding body which reduces sonic boom, due to an engine exhaust stream discharged from a jet engine stored in an engine nacelle attached to a fuselage of an airframe, through shielding the engine exhaust stream; and an exhaust nozzle which is installed at an exhaust port of the engine nacelle, reduces a high-frequency content of jet noise through generating a sound source of the high-frequency content at a position where the shield body can shield the high-frequency content of the engine exhaust stream, and reduces a low-frequency content of the jet noise through enhancing mixing of the low-frequency content of the engine exhaust stream with an external air flow.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、超音速旅客機等の超音速航空機と、その超音速航空機のソニックブーム及びジェット騒音の低減方法と、に関する。 The present invention relates to supersonic aircraft, such as supersonic airliners, and methods for reducing sonic booms and jet noise in such supersonic aircraft.

超音速航空機が上空を超音速で飛行するとき、機体各部から発生する衝撃波が大気中を長い距離伝播するに従い統合し、地上では、2つの急激な圧力変動を引き起こすN型の圧力波形として観測され、人には瞬間的な爆音として聞こえる。これが一般に「ソニックブーム」と呼ばれているものである。西暦2003年に退役したコンコルドは、ソニックブームにより地上を超音速で飛行することができず、海上のみに制限されていたため、ソニックブームは将来の超音速旅客機実現のための大きな技術課題になっている。 When a supersonic aircraft flies over the sky at supersonic speed, the shock waves generated from each part of the aircraft unite as they propagate over a long distance in the atmosphere, and on the ground, they are observed as an N-type pressure waveform that causes two sudden pressure fluctuations. , is heard by humans as a momentary explosion. This is what is commonly called a "sonic boom". The Concorde, which was retired in 2003 AD, was unable to fly at supersonic speeds on the ground due to its sonic boom, and was limited only to sea flights. there is

ソニックブームに加えて、空港離着陸時のジェット騒音も、超音速航空機の環境適合性において主要な課題である。いずれも国際民間航空機関(ICAO:International Civil Aviation Organization)で基準制定の議論が進められており、低離着陸騒音かつ低ソニックブームであることは民間超音速航空機の市場へ新規参入を果たすために不可欠な要素となっている。超音速航空機の空港離着陸時のジェット騒音についてはエンジンの排気により生じるジェット騒音が主たる要因である。この対策には音源の抑制か遮蔽が有効であることが知られている。 In addition to sonic booms, jet noise during airport takeoff and landing is also a major challenge in the environmental compatibility of supersonic aircraft. The International Civil Aviation Organization (ICAO) is currently discussing the establishment of standards for both, and low take-off and landing noise and a low sonic boom are essential for newly entering the commercial supersonic aircraft market. It is an element. Jet noise generated by engine exhaust is the main factor of supersonic aircraft jet noise during takeoff and landing at airports. It is known that suppression or shielding of the sound source is effective for this countermeasure.

空港離着陸時のジェット騒音を抑制する技術として排気ノズル出口形状を工夫した低騒音ノズルが、特許文献1及び非特許文献2として提案されている。またエンジンのファン騒音を遮蔽する技術として、特許文献2のように、エンジン配置の工夫により機体を遮蔽体として利用する技術が知られている。一方、ジェット騒音についてはエンジン排気口より下流に音源があるため、機体や尾翼による遮蔽効果がほとんど得られないことが分かっている。このジェット騒音の遮蔽性を高める技術として、非特許文献1のように、ノズル出口形状の変更により音源分布を変え、機体後端板(アフトデッキ)を設けて騒音を遮蔽する方法が研究されている。またソニックブームの低減方法として、特許文献3及び非特許文献3のように、胴体後端に配置した遮蔽フィンによる方法が提案されている。 As a technique for suppressing jet noise during take-off and landing at an airport, low-noise nozzles with improved exhaust nozzle outlet shapes have been proposed in Patent Document 1 and Non-Patent Document 2. Also, as a technique for shielding engine fan noise, there is known a technique for using the airframe as a shield by devising the arrangement of the engine, as in Patent Document 2. On the other hand, jet noise is found downstream from the engine exhaust port, so it is known that the shielding effect of the fuselage and tail can hardly be obtained. As a technique to improve the shielding performance of this jet noise, as in Non-Patent Document 1, a method of shielding the noise by changing the sound source distribution by changing the shape of the nozzle outlet and providing an airframe rear end plate (aft deck) is being researched. . As a method for reducing the sonic boom, a method using shielding fins arranged at the rear end of the fuselage has been proposed as in Patent Document 3 and Non-Patent Document 3.

特許第6183837号公報Japanese Patent No. 6183837 特開2012-106726号公報JP 2012-106726 A 特開2019-182125号公報JP 2019-182125 A

James Bridges, "Noise Measurements of a Low-Noise Top-Mounted Propulsion Installation for a supersonic airliner", [online], AIAA paper 2019-0253, AIAA SciTech 2019 Conference 7-11 January 2019, [2021年1月26日検索]、インターネット<https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/6.2019-0253>James Bridges, "Noise Measurements of a Low-Noise Top-Mounted Propulsion Installation for a supersonic airliner", [online], AIAA paper 2019-0253, AIAA SciTech 2019 Conference 7-11 January 2019, [Retrieved on January 26, 2021 ], Internet <https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/6.2019-0253> Junichi Akatsuka and Tatsuya Ishii, " Experimental and Numerical Study of Jet Noise Reduction for Supersonic Aircraft Using Variable Folding Nozzle Concept", [online], AIAA paper 2018-3612, AIAA AVIATION Forum 25-29 June 2018, [2021年1月26日検索]、インターネット<https://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/6.2018-3612>Junichi Akatsuka and Tatsuya Ishii, "Experimental and Numerical Study of Jet Noise Reduction for Supersonic Aircraft Using Variable Folding Nozzle Concept", [online], AIAA paper 2018-3612, AIAA AVIATION Forum 25-29 June 2018, [January 26, 2021 day search], Internet <https://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/6.2018-3612> 宇宙航空研究開発機構、「補足資料 静粛超音速航空機統合設計技術の研究開発に係る事後評価」、[online]、2020年7月28日、文部科学省、航空科学技術委員会(第66回)配付資料[2021年1月26日検索]、インターネット<https://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/gijyutu/gijyutu2/004/shiryo/1422978_00003.htm>Japan Aerospace Exploration Agency, "Supplementary material: Ex-post evaluation of research and development of quiet supersonic aircraft integrated design technology", [online], July 28, 2020, Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Aeronautical Science and Technology Commission (66th meeting) Handout [searched January 26, 2021], Internet <https://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/gijyutu/gijyutu2/004/shiryo/1422978_00003.htm>

特許文献1及び非特許文献2の低騒音ノズルは、ジェット騒音のうちエンジンから離れた位置に音源があり下流方向に伝播する低周波数成分を下げるためには効果的であるが、エンジンに近い位置に音源があり側方に伝播する高周波数成分に対しては効果が弱い、もしくは逆に騒音を増加させる場合がある。特許文献2の機体による騒音遮蔽設計は、エンジン付近に音源を持つファン騒音に有効だが、エンジンから離れた位置に分散して音源を生じるジェット騒音には効果がない。このため、非特許文献1の方法によりジェット騒音を遮蔽する方法が研究されているが、低ソニックブーム化とトレードオフを生じる。一方、ソニックブームを低減させる特許文献3及び非特許文献3の遮蔽フィンは、ジェット騒音を遮る効果は持たない。このため、空港離着陸時のジェット騒音を低減させる技術と巡航中のソニックブームを下げる技術が個別に要求される。 The low-noise nozzles of Patent Literature 1 and Non-Patent Literature 2 are effective in reducing the low-frequency component of jet noise that has a sound source at a position away from the engine and propagates in the downstream direction. There are cases where the effect is weak for high-frequency components that have a sound source in and propagate to the side, or on the contrary, they increase noise. The noise shielding design by the fuselage of Patent Document 2 is effective for fan noise that has a sound source near the engine, but it is not effective for jet noise that disperses and generates sound sources at positions away from the engine. For this reason, a method of shielding the jet noise by the method of Non-Patent Document 1 has been studied, but there is a trade-off with a low sonic boom. On the other hand, the shielding fins of Patent Literature 3 and Non-Patent Literature 3 that reduce the sonic boom do not have the effect of shielding the jet noise. For this reason, technology to reduce jet noise during airport takeoff and landing and technology to lower the sonic boom during cruising are separately required.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、超音速航空機の環境適合性における主要課題であるソニックブーム低減と空港離着陸時のジェット騒音低減の両方を解決することにある。 In view of the circumstances as described above, it is an object of the present invention to solve both the reduction of sonic boom and the reduction of jet noise during takeoff and landing at airports, which are major issues in the environmental compatibility of supersonic aircraft.

本発明の一形態に係る超音速航空機は、
機体の胴体に取り付けられたエンジンナセルに収容されたジェットエンジンから噴出されるエンジン排気流を遮蔽することにより前記エンジン排気流によるソニックブームを低減する遮蔽体と、
前記エンジンナセルの排気口に設けられ、前記遮蔽体が前記エンジン排気流の高周波数成分を遮蔽することが可能な位置に高周波数成分の音源を発生させることにより前記高周波数成分のジェット騒音を低減し、前記エンジン排気流の低周波数成分と外気流との混合を促進することにより低周波数成分のジェット騒音を低減する排気ノズルと、
を具備する。
A supersonic aircraft according to one aspect of the present invention includes:
a shield that reduces a sonic boom caused by an engine exhaust flow ejected from a jet engine housed in an engine nacelle attached to the fuselage of an aircraft by shielding the engine exhaust flow;
Reduce jet noise of high-frequency components by generating a sound source of high-frequency components at a position that is provided at the exhaust port of the engine nacelle and that allows the shield to block high-frequency components of the engine exhaust flow. and an exhaust nozzle for reducing jet noise of low frequency components by promoting mixing of the low frequency components of the engine exhaust flow with the outside air flow;
Equipped with

本実施形態によれば、ソニックブームを低減する遮蔽体と、低周波数成分のジェット騒音を低減する排気ノズルとを併用することで、高周波数成分を遮蔽することが可能な位置に高周波数成分の音源を発生させることにより高周波数成分のジェット騒音を低減することができる。超音速航空機の環境適合性における主要課題であるソニックブーム低減と空港騒音低減の両方を解決することができる。 According to the present embodiment, by using both the shield that reduces the sonic boom and the exhaust nozzle that reduces the jet noise of the low frequency component, the high frequency component can be shielded at a position where the high frequency component can be shielded. Jet noise of high frequency components can be reduced by generating a sound source. It can solve both sonic boom reduction and airport noise reduction, which are major issues in the environmental compatibility of supersonic aircraft.

前記排気ノズルは、前記エンジン排気流と外気流の混合を前記排気口付近で促進することにより、前記遮蔽体が前記エンジン排気流の高周波数成分を遮蔽することが可能な位置に前記高周波数成分の音源を発生させる。 The exhaust nozzle is positioned to allow the shield to shield high frequency components of the engine exhaust flow by promoting mixing of the engine exhaust flow and ambient air flow near the exhaust port. sound source.

排気ノズルは、排気口付近の気流の乱れにより、エンジン排気流と外気流の混合を、早くから(即ち、上流で)促進する。このため、上流では、高周波数成分の音源となる相対的に小さなスケールの擾乱を強め、その結果、高周波数音源の位置を上流側に生じさせることができる。 The exhaust nozzle promotes early (ie, upstream) mixing of the engine exhaust flow and the ambient air flow by turbulence in the airflow near the exhaust port. For this reason, in the upstream, relatively small-scale disturbances, which are sound sources of high-frequency components, are strengthened, and as a result, the position of the high-frequency sound sources can be generated on the upstream side.

前記機体の機首を0°、前記排気ノズルの排気口を90°及び前記機体の機尾を180°とするポーラ角の範囲において、
110°以上140°以下のポーラ角の範囲で、前記排気ノズル及び前記遮蔽体を用いた場合のジェット騒音の低減量は、前記排気ノズルを用いて前記遮蔽体を用いない場合のジェット騒音の低減量より大きくてもよい。
In the polar angle range where the nose of the airframe is 0°, the exhaust port of the exhaust nozzle is 90°, and the aft of the airframe is 180°,
In the polar angle range of 110° or more and 140° or less, the amount of jet noise reduction when using the exhaust nozzle and the shield is the reduction in jet noise when the exhaust nozzle is used and the shield is not used. It can be larger than the quantity.

本実施形態によれば、遮蔽体と、本実施形態に係る排気ノズルとは異なる排気ノズルとの組み合わせでは得られない高い空港騒音低減効果を得ることができる。 According to this embodiment, it is possible to obtain a high airport noise reduction effect that cannot be obtained by a combination of a shield and an exhaust nozzle different from the exhaust nozzle according to this embodiment.

前記機体の機首を0°、前記排気ノズルの排気口を90°及び前記機体の機尾を180°とするポーラ角の範囲において、
140°のポーラ角で、前記排気ノズル及び前記遮蔽体を用いた場合のジェット騒音の低減量は、前記排気ノズルを用いて前記遮蔽体を用いない場合のジェット騒音の低減量と、前記排気ノズルを用いず前記遮蔽体を用いた場合のジェット騒音の低減量との合計値より大きくてもよい。
In the polar angle range where the nose of the airframe is 0°, the exhaust port of the exhaust nozzle is 90°, and the aft of the airframe is 180°,
At a polar angle of 140°, the amount of jet noise reduction with the exhaust nozzle and the shield is the same as the amount of jet noise reduction with the exhaust nozzle without the shield, and the amount of jet noise reduction with the exhaust nozzle: may be greater than the sum of the amount of jet noise reduction when the shield is used without using the shield.

本実施形態によれば、遮蔽体と、本実施形態に係る排気ノズルとは異なる排気ノズルとの組み合わせから単純に予期される効果よりも高い効果を得ることができる。 According to the present embodiment, it is possible to obtain a higher effect than simply expected from the combination of the shield and the exhaust nozzle different from the exhaust nozzle according to the present embodiment.

前記排気ノズルは、内周に設けられた複数の突出部を有してもよい。 The exhaust nozzle may have a plurality of protrusions provided on the inner circumference.

本実施形態に係る排気ノズルによれば、排気流路の内方の一部を突出させることで、離着陸時等のジェット騒音を防止することができる。 According to the exhaust nozzle according to the present embodiment, jet noise during takeoff and landing can be prevented by protruding a part of the inside of the exhaust passage.

前記複数の突出部は、同一形状及び同一サイズであり、前記排気ノズルの周方向に等間隔に設けられてもよい。 The plurality of protrusions may have the same shape and size, and may be provided at equal intervals in the circumferential direction of the exhaust nozzle.

本実施形態によれば、排気流路の断面形状を全周にわたって偏りなく変化させることができる。 According to this embodiment, the cross-sectional shape of the exhaust flow path can be changed uniformly over the entire circumference.

前記複数の突出部の数Nは、N>4でもよい。 The number N of the plurality of protrusions may be N>4.

突出部の数N≦4の場合、機体後部の側方(上流側)で排気ノズル自体が発生する騒音増加量が大きいため、遮蔽体を併用しても騒音増加量が依然として大きい。このため、排気ノズル及び遮蔽体を併用しても、適切な騒音低減効果が得られず、実用的とはいえない。これに対して、N>4の場合、機体後部の側方(上流側)から下流側に亘って、排気ノズルがジェット騒音を低減するため、遮蔽体を併用することで、より適切な騒音低減効果を得ることを図れる。 When the number of protrusions N≦4, the amount of increase in noise generated by the exhaust nozzle itself on the side (upstream side) of the rear part of the fuselage is large. Therefore, even if an exhaust nozzle and a shield are used together, an appropriate noise reduction effect cannot be obtained, and it cannot be said to be practical. On the other hand, when N>4, the exhaust nozzles reduce the jet noise from the side (upstream side) to the downstream side of the rear part of the fuselage. You can try to get the effect.

前記複数の突出部は、それぞれ、前記排気ノズルを軸方向に見たときに前記排気ノズルの内周方向に突出する2辺を含み、前記2辺の長さは同じであり、
前記複数の突出部の数をNとし、正N角形の1辺の長さを1としたとき、
前記突出部の1辺の長さRfは、Rf>0.5でもよい。
each of the plurality of projections includes two sides projecting in an inner peripheral direction of the exhaust nozzle when the exhaust nozzle is viewed in the axial direction, and the lengths of the two sides are the same;
When the number of the plurality of protrusions is N and the length of one side of the regular N-sided polygon is 1,
The length Rf of one side of the protrusion may be Rf>0.5.

Rf≦0.5は、突出部の排気流路への貫入量が小さい(円形に近い)ことを意味する。突出部の排気流路への貫入量が小さいと、所望の音響的な変化が得られない。このため、Rf≦0.5は、円形出口との明確な差を生じない。言い換えれば、Rf>0.5である場合の騒音低減量は相対的に(即ち、Rf≦0.5の場合と比べて)高いので、Rf>0.5とするのが好ましい。 Rf≦0.5 means that the amount of penetration of the projection into the exhaust flow path is small (nearly circular). If the amount of penetration of the projection into the exhaust flow path is small, the desired acoustic change cannot be obtained. Therefore, Rf≦0.5 does not make a clear difference with a circular exit. In other words, the amount of noise reduction when Rf>0.5 is relatively high (that is, compared to when Rf≦0.5), so it is preferable to set Rf>0.5.

前記複数の突出部の数N及び前記突出部の1辺の長さRfによらず、前記排気ノズルの排気口の面積は等しい。 The area of the exhaust port of the exhaust nozzle is the same regardless of the number N of the plurality of protrusions and the length Rf of one side of the protrusions.

排気ノズルの排気口の面積を等しくすることで、N及びRfの値を適切に選定することができる。 By equalizing the areas of the exhaust ports of the exhaust nozzles, the values of N and Rf can be appropriately selected.

前記複数の突出部を有する前記排気ノズルによるジェット騒音の高周波数成分の音圧レベルは、前記複数の突出部を有しない排気ノズルによるジェット騒音の高周波数成分の音圧レベルより高く、
前記複数の突出部を有する前記排気ノズルによるジェット騒音の低周波数成分の音圧レベルは、前記複数の突出部を有しない排気ノズルによるジェット騒音の低周波数成分の音圧レベルより低くてもよい。
a sound pressure level of high frequency components of jet noise from the exhaust nozzle having the plurality of protrusions is higher than a sound pressure level of high frequency components of jet noise from the exhaust nozzle having no protrusions;
A sound pressure level of low frequency components of jet noise from the exhaust nozzle having the plurality of protrusions may be lower than a sound pressure level of low frequency components of jet noise from the exhaust nozzle without the plurality of protrusions.

排気ノズルの形状によっては、低周波数成分のジェット騒音を低減する効果が高いが、高周波数成分のジェット騒音はむしろ増加する。しかしながら、本実施形態では、排気ノズルを用いて、遮蔽体がエンジン排気流の高周波数成分を遮蔽することが可能な位置に、高周波数成分の音源を発生させる。これにより、遮蔽体は、エンジン排気流の高周波数成分を遮蔽するので、高周波数成分のジェット騒音を低減する。このため、排気ノズルが、高周波数成分のジェット騒音を増加させるにも拘らず、遮蔽体は高周波数成分のジェット騒音を遮蔽することができる。このため、特定形状の排気ノズル(即ち、低周波数成分のジェット騒音を低減する効果が高いが、高周波数成分のジェット騒音はむしろ増加する排気ノズル)及び遮蔽体を併用することで、ジェット騒音を低減することが可能になる。 Depending on the shape of the exhaust nozzle, the effect of reducing the jet noise of low frequency components is high, but the jet noise of high frequency components rather increases. However, in this embodiment, the exhaust nozzle is used to generate a source of high frequency content at a location where the shield can shield the high frequency content of the engine exhaust flow. As a result, the shield shields the high frequency components of the engine exhaust flow, thereby reducing the jet noise of the high frequency components. Therefore, although the exhaust nozzle increases the jet noise of high frequency components, the shield can shield the jet noise of high frequency components. For this reason, by using a specific shape of the exhaust nozzle (that is, the exhaust nozzle that is highly effective in reducing the jet noise of the low frequency component, but rather increases the jet noise of the high frequency component) and the shield, the jet noise can be reduced. can be reduced.

前記遮蔽体は、前記エンジン排気流の前記機体の下方への回り込みを抑制することにより、前記エンジン排気流によるソニックブームを低減する。 The shield reduces a sonic boom caused by the engine exhaust flow by suppressing the engine exhaust flow from flowing around the airframe downward.

本発明によれば、遮蔽体によりエンジン排気流の機体下方への回り込みが抑制され、エンジン排気流によるソニックブームを低減することができる。 According to the present invention, the shield suppresses the flow of the engine exhaust flow toward the lower part of the fuselage, thereby reducing the sonic boom caused by the engine exhaust flow.

前記遮蔽体は、前記エンジン排気流を挟むように前記機体に配置される一対の遮蔽体を含んでもよい。 The shields may include a pair of shields arranged on the fuselage so as to sandwich the engine exhaust flow.

本発明によれば、一対の遮蔽体によりエンジン排気流の機体下方への回り込みが抑制され、エンジン排気流によるソニックブームを低減することができる。 According to the present invention, the pair of shields suppresses the flow of the engine exhaust flow toward the lower side of the fuselage, thereby reducing the sonic boom caused by the engine exhaust flow.

前記エンジンナセルより後方に配置された水平尾翼を有し、
前記一対の遮蔽体は、前記水平尾翼に配置されてもよい。
Having a horizontal stabilizer arranged behind the engine nacelle,
The pair of shields may be arranged on the horizontal stabilizer.

これにより、遮蔽体による圧力遮蔽を効果的に行い、ソニックブームを低減することができる。 As a result, pressure shielding by the shield can be effectively performed, and sonic boom can be reduced.

前記遮蔽体は、前記水平尾翼をさらに含んでもよい。 The shield may further include the horizontal stabilizer.

平面上形状の水平尾翼により、遮蔽体による圧力遮蔽を効果的に行い、ソニックブームを低減することができる。 The flat horizontal stabilizer effectively shields the pressure from the shield and reduces the sonic boom.

各前記一対の遮蔽体は、前記機体の外側に傾斜してもよい。 Each said pair of shields may be angled outwardly of said fuselage.

これにより、遮蔽体による圧力遮蔽を効果的に行い、ソニックブームを低減することができる。 As a result, pressure shielding by the shield can be effectively performed, and sonic boom can be reduced.

前記エンジンナセルより後方に設けられた後胴揚力面を有し、
前記一対の遮蔽体は、前記後胴揚力面に配置され、V尾翼としての機能を有してもよい。
Having a rear trunk lift surface provided behind the engine nacelle,
The pair of shields may be arranged on the rear fuselage lift surface and function as a V-tail.

この実施形態に係る超音速航空機も、一対の遮蔽体を有することで、ソニックブームを低減することができる。 The supersonic aircraft according to this embodiment can also reduce sonic booms by having a pair of shields.

前記排気ノズルは、エンジンの後方に延び排気流路を構成し、
前記排気ノズルは、複数の主ノズル片と1つ以上の連結ノズル片とを有し、
前記主ノズル片は、前記エンジンの後方の絞り部の後端に形成された開閉屈曲部を中心に、後端部側が前記排気流路の内外方向に揺動可能に設けられ、
前記連結ノズル片は、隣接する前記主ノズル片の間に配置され、かつ、両側の主ノズル片とそれぞれ屈曲可能に連結され、前記連結ノズル片は、側部屈曲部で前記主ノズル片と屈曲可能に連結され、各前記主ノズル片の動きに連動して前記排気流路の内方に前記複数の突出部を形成することが可能な中央屈曲部を有し、
前記主ノズル片が排気流路の外方に揺動した際には、前記連結ノズル片が前記排気流路内に突出部を持たない平面を形成し、前記排気流路の断面積は前記開閉屈曲部の位置より前記排気流路の後端部側に向けて広くなり、
前記排気流路を狭くするために、前記主ノズル片が排気流路の内方に揺動した際には、前記連結ノズル片が前記排気流路内に当該排気流路に沿った突出部を形成してもよい。
The exhaust nozzle extends to the rear of the engine and forms an exhaust flow path,
The exhaust nozzle has a plurality of main nozzle pieces and one or more connecting nozzle pieces,
The main nozzle piece is provided so that the rear end side thereof can swing inward and outward directions of the exhaust flow path about an opening and closing bent portion formed at the rear end of the narrowed portion at the rear of the engine,
The connecting nozzle piece is arranged between the adjacent main nozzle pieces and is connected to the main nozzle pieces on both sides so as to be bendable, and the connecting nozzle piece bends with the main nozzle piece at the side bent portion. a central bent portion that is removably connected and capable of forming the plurality of protrusions inside the exhaust flow path in conjunction with movement of each of the main nozzle pieces;
When the main nozzle piece swings outward from the exhaust flow path, the connecting nozzle piece forms a flat surface without a protrusion in the exhaust flow path, and the cross-sectional area of the exhaust flow path is the open/close type. widening from the position of the bent portion toward the rear end portion side of the exhaust flow path,
In order to narrow the exhaust flow path, when the main nozzle piece swings inward of the exhaust flow path, the connecting nozzle piece forms a projecting portion along the exhaust flow path in the exhaust flow path. may be formed.

本実施形態によれば、排気流路の内方の一部を突出させ、内面側に襞状の突起が出現する第1状態と、排気流路の内方を突出させることなく、かつ、前記排気流路の断面積を後端部ほど広くする第2状態との間で変化させることで、第1状態での離着陸時等の騒音防止効果と、第2状態での超音速巡航時の効率の向上を両立することが可能となる。また、第1状態と第2状態との間で、排気流路の断面形状の変化のみで流路の変更等はなく、排気ノズルの構造を複雑化、大型化することなく、騒音を低減するとともに、さらに超音速巡航時の効率を向上させることができる。さらに、本実施形態に係る排気ノズルによれば、アクティブに可動とする部分は主ノズル片の開閉屈曲部のみでよく、主ノズル片と連結ノズル片との屈曲部が主ノズル片の揺動によって自動的に屈曲し、排気流路の断面形状を変化させることができ、排気ノズルの構造を複雑化、大型化することなく、軽量で単純な機構とすることができる。 According to the present embodiment, a first state in which a part of the inner side of the exhaust flow path protrudes and a fold-like projection appears on the inner surface side, and a state in which the inner side of the exhaust flow path does not protrude and the above-described By changing between the second state in which the cross-sectional area of the exhaust passage becomes wider toward the rear end, the noise prevention effect during takeoff and landing in the first state and the efficiency during supersonic cruising in the second state. It is possible to achieve both improvement of In addition, between the first state and the second state, only the cross-sectional shape of the exhaust flow path changes and there is no change in the flow path, etc., and noise is reduced without complicating the structure and increasing the size of the exhaust nozzle. In addition, the efficiency during supersonic cruising can be further improved. Furthermore, according to the exhaust nozzle according to the present embodiment, only the opening/closing bent portion of the main nozzle piece is required to be actively movable, and the bent portion between the main nozzle piece and the connecting nozzle piece is moved by swinging of the main nozzle piece. It can be bent automatically to change the cross-sectional shape of the exhaust flow path, and the structure of the exhaust nozzle can be made lightweight and simple without complicating the structure and increasing the size.

前記複数の主ノズル片および連結ノズル片が、前記エンジンの後方の排気流路の全周を構成してもよい。 The plurality of main nozzle pieces and connecting nozzle pieces may form an entire circumference of an exhaust passage behind the engine.

本実施形態によれば、複数の主ノズル片および連結ノズル片が、エンジンの後方の排気流路の全周を構成していることにより、排気流路の断面形状を全周にわたって偏りなく変化させることができる。 According to this embodiment, the plurality of main nozzle pieces and the connecting nozzle pieces form the entire circumference of the exhaust passage at the rear of the engine, so that the cross-sectional shape of the exhaust passage can be uniformly changed over the entire circumference. be able to.

前記超音速航空機の超音速での巡航時に、前記主ノズル片が前記排気流路の外方に揺動し、
前記超音速航空機の離着陸時に、前記主ノズル片が前記排気流路の内方に揺動してもよい。
When the supersonic aircraft is cruising at supersonic speed, the main nozzle piece swings outward from the exhaust passage,
During takeoff and landing of the supersonic aircraft, the main nozzle piece may swing inwardly of the exhaust passage.

本実施形態によれば、主ノズル片が排気流路の内方に揺動した際には、排気流路の後端部の断面積が、排気流路の開閉屈曲部の位置の断面積以下となることにより、第1状態の時に連結ノズル片による内面側の襞状の突起で騒音を防止しつつ、後端側ほど先細りとなる形状として離着陸時等の音速以下での推進効率が向上することができる。 According to the present embodiment, when the main nozzle piece swings inward of the exhaust passage, the cross-sectional area of the rear end of the exhaust passage is less than or equal to the cross-sectional area of the position of the opening/closing bending portion of the exhaust passage. As a result, noise is prevented by the fold-shaped protrusions on the inner surface of the connecting nozzle piece in the first state, and the propulsion efficiency at subsonic speeds such as during takeoff and landing is improved with a shape that tapers toward the rear end side. be able to.

本発明の一形態に係るソニックブーム及びジェット騒音の低減方法は、
遮蔽体が、超音速航空機の機体の胴体に取り付けられたエンジンナセルに収容されたジェットエンジンから噴出されるエンジン排気流を遮蔽することにより前記エンジン排気流によるソニックブームを低減し、
前記エンジンナセルの排気口に設けられた排気ノズルが、前記遮蔽体が前記エンジン排気流の高周波数成分を遮蔽することが可能な位置に高周波数成分の音源を発生させることにより前記高周波数成分のジェット騒音を低減し、前記エンジン排気流の低周波数成分と外気流との混合を促進することにより低周波数成分のジェット騒音を低減する。
A method for reducing sonic boom and jet noise according to one aspect of the present invention includes:
The shield reduces a sonic boom caused by the engine exhaust flow by shielding the engine exhaust flow ejected from a jet engine housed in an engine nacelle attached to the fuselage of the fuselage of the supersonic aircraft,
The exhaust nozzle provided at the exhaust port of the engine nacelle generates a sound source of the high frequency component at a position where the shield can shield the high frequency component of the engine exhaust flow, thereby suppressing the high frequency component. Jet noise is reduced and low frequency jet noise is reduced by promoting mixing of the low frequency components of the engine exhaust flow with the outside air flow.

本発明によれば、超音速航空機のソニックブーム低減と空港離着陸時のジェット騒音低減の両方を解決することを図れる。 According to the present invention, it is possible to solve both the problem of reducing the sonic boom of a supersonic aircraft and the problem of reducing jet noise during takeoff and landing at an airport.

なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。 Note that the effects described here are not necessarily limited, and may be any of the effects described in the present disclosure.

本発明の一実施形態に係る超音速航空機の外観を示す斜視図である。1 is a perspective view showing the appearance of a supersonic aircraft according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の別の一実施形態に係る超音速航空機の外観を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing the appearance of a supersonic aircraft according to another embodiment of the present invention; 図2に示した超音速航空機の外観を示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing the appearance of the supersonic aircraft shown in FIG. 2; 図2に示した超音速航空機の外観を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing the appearance of the supersonic aircraft shown in FIG. 2; 本発明の一実施形態に係るフィンの効果を確認するためのフィンがある場合及びない場合の機体直下地上のソニックブーム波形を示すグラフである。5 is a graph showing sonic boom waveforms directly below the fuselage with and without fins for confirming the effect of the fins according to the embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態に係る超音速航空機の外観を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing the appearance of a supersonic aircraft according to another embodiment of the present invention; 図6に示した超音速航空機の外観を示す側面図である。FIG. 7 is a side view showing the appearance of the supersonic aircraft shown in FIG. 6; 図6に示した超音速航空機の外観を示す正面図である。FIG. 7 is a front view showing the appearance of the supersonic aircraft shown in FIG. 6; 本実施形態のコンセプトを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the concept of this embodiment. 本発明の一実施形態に係る排気流路の断面形状の変化の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of changes in the cross-sectional shape of an exhaust passage according to one embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態に係る排気ノズルの第1状態における概略斜視図である。1 is a schematic perspective view of an exhaust nozzle in a first state according to one embodiment of the present invention; FIG. 図11の排気側からの正面図である。FIG. 12 is a front view from the exhaust side of FIG. 11; 本発明の一実施形態に係る排気ノズルの第1状態と第2状態との中間状態の概略斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view of an intermediate state between the first state and the second state of the exhaust nozzle according to one embodiment of the present invention; 図13の排気側からの正面図である。FIG. 14 is a front view from the exhaust side of FIG. 13; 本発明の一実施形態に係る排気ノズルの第2状態における概略斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view of an exhaust nozzle in a second state according to one embodiment of the present invention; 図15の排気側からの正面図である。FIG. 16 is a front view from the exhaust side of FIG. 15; 排気ノズルの突出部の形状のバリエーションを示す。4 shows variations in the shape of the protrusion of the exhaust nozzle. 複数の異なるタイプの排気ノズルの、無次元周波数に対する音圧レベルの分布を示す。4 shows the distribution of sound pressure level versus dimensionless frequency for several different types of exhaust nozzles. 排気ノズルの突出部の形状に依存する騒音低減量を示すコンタマップである。4 is a contour map showing the amount of noise reduction depending on the shape of the protrusion of the exhaust nozzle; 確認試験の方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of a confirmation test. 排気ノズル#4の確認試験の結果を示す。The results of confirmation tests for exhaust nozzle #4 are shown. 排気ノズル#7の確認試験の結果を示す。The results of confirmation tests for exhaust nozzle #7 are shown. 排気ノズル#1の確認試験の結果を示す。The results of confirmation tests for exhaust nozzle #1 are shown. 異なる排気ノズルを使用したときの排気流方向の乱流運動エネルギー(TKE)のコンタ図である。FIG. 4 is a contour plot of turbulent kinetic energy (TKE) in the exhaust flow direction when using different exhaust nozzles; 異なる排気ノズルを使用したときの排気ノズルの排気口付近のTKEのコンタ図である。FIG. 4 is a contour plot of TKE near the outlet of an exhaust nozzle when using different exhaust nozzles. ポーラ角90°の音圧レベルを基準としたときの、異なるポーラ角に対する音圧レベルの変化量を示す。The amount of change in sound pressure level with respect to different polar angles is shown when the sound pressure level at a polar angle of 90° is used as a reference. 第2の確認試験において、円形出口の排気ノズル(Baseline)が使用された場合(比較例)の側面図である。FIG. 12 is a side view of a case (comparative example) in which a circular exit exhaust nozzle (Baseline) was used in the second confirmation test. 第2の確認試験において、花弁形の排気ノズルが使用された場合(本実施形態)の側面図である。FIG. 11 is a side view of a case where a petal-shaped exhaust nozzle is used (this embodiment) in a second verification test; 第2の確認試験を示す側方断面図である。It is a side cross-sectional view showing a second confirmatory test. 第2の確認試験を示す上面図である。It is a top view which shows a 2nd confirmatory test. 第2の確認試験を排気ノズルの排気口側から見た図である。It is the figure which looked at the 2nd confirmation test from the exhaust port side of the exhaust nozzle. 第2の確認試験を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a 2nd confirmatory test. 排気ノズル#4の第2の確認試験の結果を示す。4 shows the results of a second confirmation test for exhaust nozzle #4. 排気ノズル#7の第2の確認試験の結果を示す。FIG. 10 shows the results of a second confirmation test for exhaust nozzle #7; FIG. 排気ノズル#1の第2の確認試験の結果を示す。Figure 2 shows the results of a second validation test for exhaust nozzle #1; 排気ノズル#5の第2の確認試験の結果を示す。Figure 3 shows the results of a second confirmation test for exhaust nozzle #5.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

1.超音速航空機の構成 1. Configuration of a supersonic aircraft

図1は本発明の一実施形態に係る超音速航空機の外観を示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a supersonic aircraft according to one embodiment of the present invention.

図1に示すように、本発明の一実施形態に係る超音速航空機は、機体310の胴体311に取り付けられた一対のエンジンナセル312R、312Lと、一対のフィン313R、313Lと、エンジンナセル312R、312Lより後方に配置された一対の水平尾翼314R、314Lとを有する。 As shown in FIG. 1, a supersonic aircraft according to an embodiment of the present invention includes a pair of engine nacelles 312R and 312L attached to a fuselage 311 of a fuselage 310, a pair of fins 313R and 313L, an engine nacelle 312R, It has a pair of horizontal stabilizers 314R and 314L arranged behind 312L.

一対のフィン313R、313Lは、エンジンナセル312R、312Lの後方側かつ下側に配置される。この一対のフィン313R、313Lは、遮蔽体として機能する。遮蔽体(即ち、一対のフィン313R、313L)は、エンジンナセル312R、312Lに収容されたジェットエンジン(図示を省略)から噴出されるエンジン排気流を遮蔽することによりエンジン排気流の機体310下方への回り込みを抑制し、これによりソニックブームを低減する。 The pair of fins 313R, 313L are arranged rearwardly and downwardly of the engine nacelles 312R, 312L. This pair of fins 313R and 313L functions as a shield. The shield (i.e., the pair of fins 313R, 313L) shields the engine exhaust flow ejected from the jet engine (not shown) housed in the engine nacelles 312R, 312L, thereby directing the engine exhaust flow downward to the fuselage 310. to suppress the wraparound, thereby reducing the sonic boom.

右側のフィン313Rは、水平尾翼314Rと同様の形状の水平フィン313'Rと、水平フィン313'Rの右側の端部に立設された翼端フィン313"Rとを含む。翼端フィン313"Rは、機体310の外側に傾斜(機軸方向の前方側から見て反時計回り)するように水平フィン313'Rに設けられている。左側のフィン313Lは、水平尾翼314Lと同様の形状の水平フィン313'Lと、水平フィン313'Lの左側の端部に立設された翼端フィン313"Lとを含む。翼端フィン313"Lは、機体310の外側に傾斜(機軸方向の前方側から見て時計回り)するように水平フィン313'Lに設けられている。なお、翼端フィン313"R、313"Lを適切に傾斜させることで、ソニックブームを低減することができる。 The right fin 313R includes a horizontal fin 313′R having the same shape as the horizontal stabilizer 314R, and a tip fin 313″R standing on the right end of the horizontal fin 313′R. "R" is provided on the horizontal fin 313'R so as to incline to the outside of the fuselage 310 (counterclockwise when viewed from the front side in the machine axis direction). The left fin 313L includes a horizontal fin 313′L having the same shape as the horizontal stabilizer 314L, and a tip fin 313″L erected on the left end of the horizontal fin 313′L. "L" is provided on the horizontal fin 313'L so as to incline to the outside of the fuselage 310 (clockwise when viewed from the front side in the machine axis direction). Sonic boom can be reduced by appropriately inclining the tip fins 313″R and 313″L.

一対の水平フィン313'R、313'Lは、エンジン排気流の下側に配置され、一対の翼端フィン313"R、313"Lは、エンジン排気流を挟みこむ位置に配置される。より詳細には、一対の水平フィン313'R、313'L及び一対の翼端フィン313"R、313"Lは、それぞれ、機体310の機軸を垂直に横切る対称面に対して面対称に構成される。 A pair of horizontal fins 313′R, 313′L are positioned below the engine exhaust flow, and a pair of tip fins 313″R, 313″L are positioned to sandwich the engine exhaust flow. More specifically, the pair of horizontal fins 313′R, 313′L and the pair of wingtip fins 313″R, 313″L are each configured symmetrically with respect to a plane of symmetry that vertically crosses the axis of the fuselage 310. be done.

この実施形態に係る超音速航空機は、フィン313R、313Lを有することで、エンジン排気流がソニックブームに及ぼす影響を低減することができる。 The supersonic aircraft according to this embodiment may have fins 313R, 313L to reduce the effect of engine exhaust flow on the sonic boom.

図2は本発明の別の一実施形態に係る超音速航空機の外観を示す平面図、図3はその側面図、図4はその正面図である。 2 is a plan view showing the appearance of a supersonic aircraft according to another embodiment of the present invention, FIG. 3 is its side view, and FIG. 4 is its front view.

図2乃至図4に示すように、この実施形態に係る超音速航空機は、機体10の胴体11に取り付けられた一対のエンジンナセル12R、12Lと、一対のフィン13R、13Lと、エンジンナセル12R、12Lより後方に配置された一対の水平尾翼14R、14Lとを有する。 As shown in FIGS. 2 to 4, the supersonic aircraft according to this embodiment includes a pair of engine nacelles 12R and 12L attached to the fuselage 11 of the airframe 10, a pair of fins 13R and 13L, an engine nacelle 12R, It has a pair of horizontal stabilizers 14R and 14L arranged behind 12L.

一対のフィン13R、13Lは、遮蔽体として機能する。あるいは、一対のフィン13R、13L及び一対の水平尾翼14R、14Lは、遮蔽体として機能する。言い換えれば、遮蔽体は、一対のフィン13R、13Lを含み、一対の水平尾翼14R、14Lをさらに含んでもよい。遮蔽体(即ち、一対のフィン13R、13L、あるいは、一対のフィン13R、13L及び一対の水平尾翼14R、14L)は、エンジンナセル12R、12Lに収容されたジェットエンジン(図示を省略)から噴出されるエンジン排気流15を遮蔽することによりエンジン排気流15の機体10下方への回り込みを抑制し、これによりソニックブームを低減する。 A pair of fins 13R and 13L functions as a shield. Alternatively, the pair of fins 13R, 13L and the pair of horizontal stabilizers 14R, 14L function as shields. In other words, the shield includes a pair of fins 13R, 13L and may further include a pair of tailplanes 14R, 14L. The shield (that is, the pair of fins 13R, 13L, or the pair of fins 13R, 13L and the pair of tail planes 14R, 14L) is ejected from jet engines (not shown) accommodated in the engine nacelles 12R, 12L. By shielding the engine exhaust flow 15 from the fuselage 10, the engine exhaust flow 15 is restrained from going around to the lower side of the fuselage 10, thereby reducing the sonic boom.

フィン13R、13Lは、エンジン排気流15を挟むように機体10のうち典型的には水平尾翼14R、14Lにそれぞれ配置される。より詳細には、一対のフィン13R、13L及び一対の水平尾翼14R、14Lは、それぞれ、機体10の機軸を垂直に横切る対称面に対して面対称に配置され、フィン13Rは、水平尾翼14R上に取り付けられ、フィン13Lは、水平尾翼14L上に取り付けられる。 The fins 13R, 13L are arranged on the fuselage 10, typically on the horizontal stabilizers 14R, 14L, respectively, so as to sandwich the engine exhaust flow 15 therebetween. More specifically, the pair of fins 13R, 13L and the pair of horizontal stabilizers 14R, 14L are arranged symmetrically with respect to the plane of symmetry that vertically crosses the axis of the fuselage 10, and the fins 13R are arranged on the horizontal stabilizer 14R. and the fin 13L is mounted on the horizontal stabilizer 14L.

図4に示すように、一対のフィン13R、13Lは、それぞれ、機体10の外側に傾斜している。このようにフィン13R、13Lを適切に傾斜させることで、ソニックブームを低減することができる。 As shown in FIG. 4 , the pair of fins 13R and 13L are each slanted to the outside of the fuselage 10. As shown in FIG. By properly inclining the fins 13R and 13L in this manner, the sonic boom can be reduced.

この実施形態に係る超音速航空機は、フィン13R、13Lを有することで、エンジン排気流15がソニックブームに及ぼす影響を低減することができる。 The supersonic aircraft according to this embodiment may have fins 13R, 13L to reduce the effect of the engine exhaust flow 15 on the sonic boom.

図5は、フィン13R、13Lがある場合(70d)及びない場合(70e)の機体直下地上のソニックブーム波形を示すグラフである。 FIG. 5 is a graph showing sonic boom waveforms directly below the fuselage with the fins 13R and 13L (70d) and without the fins 13R and 13L (70e).

計算条件は、
高度:14.4km
マッハ数:1.6
迎角:2.76度
100%推力
とした。
The calculation conditions are
Altitude: 14.4km
Mach number: 1.6
Angle of attack: 2.76 degrees 100% thrust.

図5から、フィン13R、13Lを有する方が、圧力が上がっている。これから、フィン13R、13Lを有することで、エンジン排気流15のソニックブームに及ぼす影響を低減していることが分かる。 From FIG. 5, the pressure is higher with the fins 13R and 13L. It can be seen from this that having the fins 13R, 13L reduces the effect of the engine exhaust flow 15 on the sonic boom.

図6は本発明の別の一実施形態に係る超音速航空機の外観を示す平面図、図7はその側面図、図8はその正面図である。 6 is a plan view showing the appearance of a supersonic aircraft according to another embodiment of the present invention, FIG. 7 is its side view, and FIG. 8 is its front view.

図6乃至図8に示すように、本発明の別の一実施形態に係る超音速航空機は、機体210の胴体211に取り付けられた一対のエンジンナセル212R、212Lと、エンジンナセル212R、212Lの後方に配置された一対の遮蔽体213R、213Lとを有する。 As shown in FIGS. 6 to 8, a supersonic aircraft according to another embodiment of the present invention includes a pair of engine nacelles 212R, 212L attached to a fuselage 211 of a fuselage 210, and a pair of engine nacelles 212R, 212L. and a pair of shields 213R and 213L arranged in the same direction.

一対の遮蔽体213R、213Lは、エンジンナセル212R、212Lより後方に設けられた後胴揚力面214に機体外側に傾斜するように取り付けられている。 A pair of shields 213R and 213L are attached to a rear fuselage lift surface 214 provided behind the engine nacelles 212R and 212L so as to incline to the outside of the fuselage.

一対の遮蔽体213R、213Lは、エンジンナセル212R、212Lに収容されたジェットエンジン(図示を省略)から噴出されるエンジン排気流を遮蔽することによりエンジン排気流の胴体211への回り込みを抑制し、これによりソニックブームを低減する。また、一対の遮蔽体213R、213Lは、V尾翼としての機能を有する。 The pair of shields 213R and 213L shields the engine exhaust flow jetted from the jet engine (not shown) housed in the engine nacelles 212R and 212L, thereby suppressing the engine exhaust flow from entering the fuselage 211. This reduces the sonic boom. Also, the pair of shields 213R and 213L has a function as a V-tail.

この実施形態に係る超音速航空機も、一対の遮蔽体213R、213Lを有することで、ソニックブームを低減することができる。 The supersonic aircraft according to this embodiment can also reduce sonic booms by having a pair of shields 213R and 213L.

2.本実施形態のコンセプト 2. Concept of this embodiment

図9は、本実施形態のコンセプトを説明するための図である。 FIG. 9 is a diagram for explaining the concept of this embodiment.

上記各実施形態の遮蔽体(図9の遮蔽体13)は、上記のように、超音速巡行中のソニックブームを低減する。しかしながら、遮蔽体13は、空港離着陸時のジェット騒音を低減する効果は低い。その原理を、図9の(A)を参照して説明する。 The shield of each of the above embodiments (shield 13 in FIG. 9) reduces sonic boom during supersonic cruise as described above. However, the shield 13 is less effective in reducing jet noise during takeoff and landing at an airport. The principle will be described with reference to FIG. 9(A).

図9の(A)は、比較例を模式的に示す。図9の(A)は、超音速航空機の機体に設けられた、遮蔽体13と、エンジンナセルの排気口に設けられた排気ノズル200と、排気ノズル200から噴出されるエンジン排気流15と、を模式的に示す。比較例の排気ノズル200は、低騒音を目的として設計されたノズルではなく、突出部を有さず円形出口を有するノズルである。 FIG. 9A schematically shows a comparative example. (A) of FIG. 9 shows the shield 13 provided in the fuselage of the supersonic aircraft, the exhaust nozzle 200 provided at the exhaust port of the engine nacelle, the engine exhaust flow 15 ejected from the exhaust nozzle 200, is schematically shown. The exhaust nozzle 200 of the comparative example is not a nozzle designed for low noise, but a nozzle having a circular exit without a protrusion.

排気ノズル200から噴出されるエンジン排気流15が発生するジェット騒音の音源は、機体後部から離れた位置に分散する。一方、遮蔽体13は、典型的には水平尾翼に取り付けられたフィンである。遮蔽体13が水平尾翼に設けられ、ジェット騒音の音源が機体後部から離れた位置(即ち、水平尾翼の後方)に存在する位置関係においては、遮蔽体13はジェット騒音の大半を遮蔽出来ない。 The sources of jet noise generated by the engine exhaust flow 15 ejected from the exhaust nozzles 200 are dispersed away from the aft fuselage. On the other hand, the shield 13 is typically a fin attached to the horizontal stabilizer. In a positional relationship in which the shield 13 is provided on the horizontal stabilizer and the jet noise source is located away from the rear of the fuselage (that is, behind the horizontal stabilizer), the shield 13 cannot shield most of the jet noise.

エンジン排気流15が発生するジェット騒音の音源分布は、エンジン排気流15の上流側(即ち、機体後部に近い側)に高周波数成分の音源があり、下流側に低周波数成分の音源がある。遮蔽体13は、低周波数成分を遮蔽することはできず、機体に近い高周波数成分の一部を遮蔽するにとどまる。その寄与はジェット騒音全体に対して小さく、有効な騒音低減効果をもたらさない。 The sound source distribution of the jet noise generated by the engine exhaust flow 15 has a sound source of high frequency components on the upstream side of the engine exhaust flow 15 (that is, on the side close to the aft part of the fuselage) and a sound source of low frequency components on the downstream side. The shield 13 cannot shield low-frequency components, and only shields part of high-frequency components near the airframe. Its contribution to overall jet noise is small and does not provide effective noise reduction.

以上のように、水平尾翼に設けられた遮蔽体13は、空港離着陸時のジェット騒音を低減することは出来ない。 As described above, the shield 13 provided on the horizontal stabilizer cannot reduce the jet noise during takeoff and landing at the airport.

これに対して、本実施形態では、超音速航空機の機体に遮蔽体13を設けることで超音速巡行中のソニックブームを低減しつつ、さらに、この遮蔽体13を利用して、空港離着陸時のジェット騒音の低減を図る。そこで、本実施形態では、図9の(B)に示す様に、低騒音を目的として設計された排気ノズル100を用いる。排気ノズル100は、例えば、シェブロンノズルや、花弁形の折込式ノズル等の混合の促進を図る低騒音ノズルである。本実施形態では、排気ノズル100として、花弁形の折込式ノズルを採用する。 On the other hand, in the present embodiment, the sonic boom during supersonic cruising is reduced by providing a shield 13 on the body of the supersonic aircraft, and furthermore, by using this shield 13, during takeoff and landing at the airport Aims to reduce jet noise. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 9B, an exhaust nozzle 100 designed for low noise is used. Exhaust nozzle 100 is, for example, a chevron nozzle, a petal-shaped folding nozzle, or other low-noise nozzle that promotes mixing. In this embodiment, as the exhaust nozzle 100, a petal-shaped folding nozzle is employed.

図9の(B)は、本実施形態を模式的に示す。図9の(B)は、超音速航空機の機体に設けられた、遮蔽体13と、エンジンナセルの排気口に設けられた排気ノズル100と、排気ノズル100から噴出されるエンジン排気流15と、を模式的に示す。 FIG. 9B schematically shows this embodiment. FIG. 9B shows a shield 13 provided in the fuselage of the supersonic aircraft, an exhaust nozzle 100 provided at the exhaust port of the engine nacelle, an engine exhaust flow 15 ejected from the exhaust nozzle 100, is schematically shown.

花弁形の折込式ノズル等の混合の促進を図る排気ノズル100は、機体後部から離れた下流側の位置に音源があり下流方向に伝播する低周波数成分のジェット騒音を低減するのに効果的である。具体的には、排気ノズル100は、機体後部から離れた下流側の位置にあるエンジン排気流15の低周波数成分と外気流との混合を促進することにより低周波数成分のジェット騒音を低減する(下向きの矢印でイメージを示す)。 The exhaust nozzle 100, which promotes mixing, such as a petal-shaped folding nozzle, is effective in reducing low-frequency component jet noise propagating in the downstream direction and having a sound source located downstream away from the rear of the fuselage. be. Specifically, the exhaust nozzle 100 reduces low frequency jet noise by promoting mixing of the low frequency components of the engine exhaust flow 15 at a downstream location away from the aft fuselage with the outside air flow ( arrow pointing down to indicate image).

一方、花弁形の折込式ノズル等の混合の促進を図る排気ノズル100は、高周波数成分の騒音を低減する効果は低く、設計によっては高周波成分の騒音が増加することもある(上向きの矢印でイメージを示す)。そこで、本実施形態では、超音速巡行中のソニックブームを低減するための遮蔽体13を利用して、高周波数成分のジェット騒音を低減する。言い換えれば、低周波数成分のジェット騒音は排気ノズル100の混合促進により低減し、一方、高低周波数成分のジェット騒音は遮蔽体13を利用して低減する。これが本実施形態のコンセプトである。 On the other hand, the exhaust nozzle 100 that promotes mixing, such as a petal-shaped folding nozzle, is less effective in reducing noise of high-frequency components, and depending on the design, noise of high-frequency components may increase (the upward arrow indicates image). Therefore, in this embodiment, the shield 13 is used to reduce the sonic boom during supersonic cruising, thereby reducing jet noise of high frequency components. In other words, jet noise of low frequency components is reduced by enhanced mixing of the exhaust nozzle 100 , while jet noise of high and low frequency components is reduced using the shield 13 . This is the concept of this embodiment.

遮蔽体13の目的はソニックブームの低減であるから、遮蔽体13の位置は、ソニックブームの低減に効果的な位置として予め決まっている。典型的には、遮蔽体13の位置は、水平尾翼の位置である。そこで、本実施形態では、排気ノズル100を用いて、この所定位置にある遮蔽体13がエンジン排気流15の高周波数成分を遮蔽することが可能な位置に、高周波数成分の音源を発生させる。 Since the purpose of the shield 13 is to reduce the sonic boom, the position of the shield 13 is predetermined as a position effective in reducing the sonic boom. Typically, the position of the shield 13 is the position of the horizontal stabilizer. Therefore, in this embodiment, the exhaust nozzle 100 is used to generate a sound source of high frequency components at a position where the shield 13 at this predetermined position can shield the high frequency components of the engine exhaust flow 15 .

図24は、異なる排気ノズルを使用したときの排気流方向のTKE(乱流運動エネルギー:Turbulent Kinetic Energy)のコンタ図である。図25は、異なる排気ノズルを使用したときの排気ノズルの排気口付近のTKEのコンタ図である。 FIG. 24 is a contour plot of TKE (Turbulent Kinetic Energy) in the exhaust flow direction when using different exhaust nozzles. FIG. 25 is a contour plot of the TKE near the outlet of the exhaust nozzle when using different exhaust nozzles.

花弁形の折込式ノズル等の混合の促進を図る排気ノズル100は、高周波成分の騒音を増加させることもあるが、高周波数成分の音源を移動させもする。図24及び図25に示す様に、花弁形の排気ノズル♯4及び♯7(後で構成をより詳細に説明する)、とりわけ排気ノズル♯4の排気口(x/D=0)付近のTKEの強さは、円形の排気ノズル(Baseline)の排気口付近のTKEの強さより大きい。これは、花弁形の排気ノズル♯4及び♯7、とりわけ排気ノズル♯4が、高周波数成分の音源をより排気口付近に(より上流に)移動させることを意味する。この様な現象が生じる理由を説明する。 Mixing-promoting exhaust nozzles 100, such as petal-shaped folded nozzles, may increase high-frequency noise, but also displace high-frequency sound sources. As shown in FIGS. 24 and 25, the petal-shaped exhaust nozzles #4 and #7 (the configuration of which will be described in more detail later), particularly the TKE near the exhaust port (x/D=0) of exhaust nozzle #4. is greater than that of TKE near the outlet of the circular exhaust nozzle (Baseline). This means that the petal-shaped exhaust nozzles #4 and #7, especially the exhaust nozzle #4, move the source of the high frequency components closer to the exhaust (further upstream). The reason why such a phenomenon occurs will be explained.

花弁形の折込式ノズル等の混合の促進を図る排気ノズル100は、排気口付近に、排気流路へ貫入する突出部を有する。突出部の排気流路への貫入量が大きいと、突出部付近(即ち、排気口付近)の気流の乱れ(TKE)が大きくなる。突出部付近(即ち、排気口付近)の気流の乱れ(TKE)により、エンジン排気流と外気流の混合が、早くから(即ち、上流で)促進される。このため、下流では、低周波数成分の音源となる相対的に大きなスケールの擾乱が弱まる。一方、上流では、高周波数成分の音源となる相対的に小さなスケールの擾乱が強まり、その結果、高周波数音源の位置は上流側に生じる。 An exhaust nozzle 100 for promoting mixing, such as a petal-shaped fold-in nozzle, has a projecting portion penetrating into the exhaust flow path near the exhaust port. If the amount of penetration of the protrusion into the exhaust passage is large, the turbulence (TKE) in the vicinity of the protrusion (that is, in the vicinity of the exhaust port) increases. Airflow turbulence (TKE) near the lobes (ie, near the exhaust) promotes early (ie, upstream) mixing of the engine exhaust flow and the outside airflow. For this reason, relatively large-scale disturbances, which are sources of low-frequency components, are weakened downstream. On the other hand, upstream, relatively small-scale disturbances that act as sound sources for high-frequency components are intensified, and as a result, the position of the high-frequency sound source occurs on the upstream side.

本実施形態では、この様な排気ノズル100を用いることで、高周波数成分の音源の位置を、遮蔽体13が遮蔽不可能な位置(図9の(A)参照)から、遮蔽体13が遮蔽可能な位置(図9の(B)参照)に移動させる。具体的には、高周波数成分の音源を、機体後部からより離れた位置(図9の(A)参照)から、機体後部により近い位置(図9の(B)参照)に移動させる。これにより、遮蔽体13は、エンジン排気流15の高周波数成分を遮蔽することができるため、高周波数成分のジェット騒音を低減することができる。 In the present embodiment, by using such an exhaust nozzle 100, the position of the sound source of the high-frequency component is blocked by the shield 13 from a position that cannot be shielded by the shield 13 (see FIG. 9A). Move to a possible position (see FIG. 9B). Specifically, the sound source of the high frequency component is moved from a position further away from the rear part of the fuselage (see (A) in FIG. 9) to a position closer to the rear part of the fuselage (see (B) in FIG. 9). As a result, the shield 13 can shield the high frequency components of the engine exhaust flow 15, so that the jet noise of the high frequency components can be reduced.

図26は、ポーラ角90°の音圧レベルを基準としたときの、異なるポーラ角に対する音圧レベル(OASPL)の変化量ΔOASPLを示す。具体的には、図26は、(A)ジェット騒音の音圧レベル(OASPL)の変化量、(B)伝播距離(拡散減衰)による音圧レベル(OASPL)の変化量及び(A+B)観測者に到達する音の音圧レベル(OASPL)の変化量を示す。縦軸は、負側(即ち、0未満側)の値が大きいほど、ポーラ角90°の音圧レベルに比して騒音が小さいことを示す。この逆に、正側(即ち、0より大きい側)の値が大きいほど、ポーラ角90°の音圧レベルに比して騒音が大きいことを示す。 FIG. 26 shows the amount of change ΔOASPL in the sound pressure level (OASPL) for different polar angles when the sound pressure level at the polar angle of 90° is used as a reference. Specifically, FIG. 26 shows (A) the amount of change in the sound pressure level (OASPL) of the jet noise, (B) the amount of change in the sound pressure level (OASPL) due to the propagation distance (diffusion attenuation), and (A + B) the observer indicates the amount of change in the sound pressure level (OASPL) of the sound reaching the . The vertical axis indicates that the larger the value on the negative side (that is, on the side of less than 0), the smaller the noise compared to the sound pressure level at a polar angle of 90°. Conversely, the larger the value on the positive side (that is, the side greater than 0), the louder the noise compared to the sound pressure level at the polar angle of 90°.

ポーラ角は、機体の機首を0°、排気ノズルの排気口を90°及び機体の機尾を180°とする角度範囲である。図26に示す様に、頭上を水平飛行する航空機のジェット騒音を低減する場合、ポーラ角の影響は均等ではない。今後就航が見込まれる民間超音速機のジェット騒音はポーラ角140°~160°付近で最大となる分布を持つ。また、騒音は拡散減衰により伝播距離の2乗に反比例して小さくなり、観測者との距離が長くなる下流(160°等の)方向は伝播する際に大きく減衰する。このため、ポーラ角140°~150°付近で観測者が感じる騒音が最大となる(図26参照)。本実施形態では、排気ノズル100と遮蔽体13とを併用することで、特にポーラ角140°付近の騒音低減効果を高めることを図る。 The polar angle is the range of angles with 0° at the nose of the fuselage, 90° at the outlet of the exhaust nozzle, and 180° at the aft of the fuselage. As shown in FIG. 26, the effect of polar angle is uneven when reducing jet noise for an aircraft flying level overhead. The jet noise of commercial supersonic aircraft, which is expected to enter service in the future, has a maximum distribution at a polar angle of 140° to 160°. In addition, noise decreases in inverse proportion to the square of the propagation distance due to diffusion attenuation, and is greatly attenuated when propagating in the downstream direction (160° or the like) where the distance to the observer is long. For this reason, the noise felt by the observer becomes maximum near the polar angle of 140° to 150° (see FIG. 26). In this embodiment, the combined use of the exhaust nozzle 100 and the shield 13 is intended to enhance the noise reduction effect particularly near the polar angle of 140°.

3.排気ノズルの構成 3. Exhaust nozzle configuration

図10は、本発明の一実施形態に係る排気流路の断面形状の変化の説明図である。図11は、本発明の一実施形態に係る排気ノズルの第1状態における概略斜視図である。図12は、図11の排気側からの正面図である。図13は、本発明の一実施形態に係る排気ノズルの第1状態と第2状態との中間状態の概略斜視図である。図14は、図13の排気側からの正面図である。図15は、本発明の一実施形態に係る排気ノズルの第2状態における概略斜視図である。図16は、図15の排気側からの正面図である。 FIG. 10 is an explanatory diagram of changes in the cross-sectional shape of the exhaust passage according to one embodiment of the present invention. FIG. 11 is a schematic perspective view of an exhaust nozzle in a first state according to one embodiment of the present invention; 12 is a front view from the exhaust side of FIG. 11. FIG. FIG. 13 is a schematic perspective view of an intermediate state between the first state and the second state of the exhaust nozzle according to one embodiment of the present invention. 14 is a front view from the exhaust side of FIG. 13. FIG. FIG. 15 is a schematic perspective view of an exhaust nozzle in a second state according to one embodiment of the present invention; 16 is a front view from the exhaust side of FIG. 15. FIG.

上記各実施形態のエンジンナセル312R、312L、12R、12L、212R、212Lの排気口には、それぞれ、排気ノズル100が設けられる。本発明の一実施形態に係る排気ノズル100は、花弁形の第1状態と円形の第2状態との間で形状が可変となる折込式の排気ノズルであり、混合の促進を図る低騒音ノズルである。以下、排気ノズル100の構成の代表例を説明する。 Exhaust nozzles 100 are provided at the exhaust ports of the engine nacelles 312R, 312L, 12R, 12L, 212R, and 212L in each of the above embodiments. The exhaust nozzle 100 according to one embodiment of the present invention is a foldable exhaust nozzle whose shape is variable between a petal-shaped first state and a circular second state, and is a low-noise nozzle that promotes mixing. is. A representative example of the configuration of the exhaust nozzle 100 will be described below.

本発明の一実施形態に係る排気ノズル100は、図10乃至図16に示すように、ジェットエンジンの後方の開閉屈曲部111を中心に後端部側が排気流路101の内外方向に揺動可能に設けられた複数の主ノズル片110と、隣接する主ノズル片110の間に配置された複数の連結ノズル片120とを有しており、複数の主ノズル片110及び連結ノズル片120が、ジェットエンジンの後方の排気流路101の全周を構成している。 As shown in FIGS. 10 to 16, the exhaust nozzle 100 according to one embodiment of the present invention can swing inward and outward directions of the exhaust flow path 101 on the rear end side centering on the opening and closing bent portion 111 at the rear of the jet engine. and a plurality of connecting nozzle pieces 120 arranged between adjacent main nozzle pieces 110, and the plurality of main nozzle pieces 110 and connecting nozzle pieces 120 are It constitutes the entire circumference of the exhaust passage 101 at the rear of the jet engine.

主ノズル片110は、絞り部103の後端の開閉屈曲部111を中心に図示しないアクチュエータによって揺動可能に構成されており、主ノズル片110の揺動によって、図10の左側に示す排気流路101の後端部の断面積が最も狭くなる花弁形の第1状態と、図10の右側に示す排気流路101の後端部の断面積が最も広くなる円形の第2状態との間で変化し、花弁形の第1状態では、連結ノズル片120が排気流路101の内方に屈曲して突出し、円形の第2状態では、連結ノズル片120が排気流路101の内方を突出することなく排気流路101の断面積が後端部ほど広い形状となる。 The main nozzle piece 110 is configured to be swingable by an actuator (not shown) about an opening/closing bent portion 111 at the rear end of the constricted portion 103. By swinging the main nozzle piece 110, the exhaust flow shown on the left side of FIG. Between the petal-shaped first state in which the rear end of the passage 101 has the narrowest cross-sectional area and the circular second state in which the rear end of the exhaust passage 101 has the widest cross-sectional area shown on the right side of FIG. In the petal-shaped first state, the connecting nozzle piece 120 bends and protrudes inward of the exhaust flow path 101, and in the circular second state, the connecting nozzle piece 120 extends inside the exhaust flow path 101. The cross-sectional area of the exhaust passage 101 becomes wider toward the rear end without protruding.

本発明の一実施形態に係る排気ノズル100について、花弁形の第1状態を示す図11、図12、花弁形の第1状態と円形の第2状態との中間状態を示す図13、図14、及び、円形の第2状態を示す図15、図16に基づいて説明する。 11 and 12 showing the petal-shaped first state of the exhaust nozzle 100 according to one embodiment of the present invention, and FIGS. 13 and 14 showing an intermediate state between the petal-shaped first state and the circular second state. , and FIG. 15 and FIG. 16 showing the circular second state.

なお、図11乃至図16は、主ノズル片110及び連結ノズル片120の厚み方向の形状を省略し、排気流路101の内面側のみを規定する一様な薄板として図示している。 11 to 16 omit the shape of the main nozzle piece 110 and the connecting nozzle piece 120 in the thickness direction, and show them as a uniform thin plate that defines only the inner surface side of the exhaust flow path 101 .

本実施形態では、絞り部103は、後端の断面積が最も小さくなる円錐台形状に形成され、絞り部103の後端を開閉屈曲部111として、8枚の主ノズル片110が全周にわたって設けられており、開閉屈曲部111は、絞り部103と主ノズル片110とがヒンジ結合されることで構成されている。 In this embodiment, the constricted portion 103 is formed in a truncated cone shape with the smallest cross-sectional area at the rear end. The opening/closing bent portion 111 is formed by hinge-connecting the constricted portion 103 and the main nozzle piece 110 .

主ノズル片110は、開閉屈曲部111から後端ほど円周方向の幅が小さくなるように形成されており、それぞれの隣接する主ノズル片110の間には、排気流路の内方に屈曲可能な連結ノズル片120が設けられている。 The main nozzle piece 110 is formed so that the width in the circumferential direction becomes smaller from the opening/closing bent portion 111 toward the rear end. A possible connecting nozzle piece 120 is provided.

連結ノズル片120は、両側の主ノズル片110と、側部屈曲部121により屈曲可能に連結されているとともに、中央に突出部を形成する中央屈曲部122を有している。 The connecting nozzle piece 120 is connected to the main nozzle pieces 110 on both sides so as to be bendable by the side bent portions 121, and has a central bent portion 122 forming a projecting portion in the center.

本実施形態では、連結ノズル片120は、中央屈曲部122でヒンジ結合された2つの部材で構成されるとともに、側部屈曲部121もヒンジ結合されることで構成されている。 In this embodiment, the connecting nozzle piece 120 is composed of two members that are hinged at the central bent portion 122, and the side bent portions 121 are also hinged.

主ノズル片110が排気流路101の内方に最も揺動した位置にあり、排気流路101の後端部の断面積が最も狭くなる花弁形の第1状態では、図11、図12に示すように、主ノズル片110の後端部が開閉屈曲部111よりも僅かに排気流路101内方に位置するとともに、連結ノズル片120は、排気ノズル100の外周から見て、側部屈曲部121が大きく山折り状態、中央屈曲部122が大きく谷折り状態となり、中央屈曲部122の部分が排気流路101の内方に突出する突出部102を形成する。 In the petal-shaped first state in which the main nozzle piece 110 is in the most swung position in the exhaust passage 101 and the cross-sectional area of the rear end of the exhaust passage 101 is the narrowest, FIGS. As shown, the rear end of the main nozzle piece 110 is located slightly inside the exhaust flow path 101 relative to the opening/closing bent portion 111 , and the connecting nozzle piece 120 is bent at the side when viewed from the outer circumference of the exhaust nozzle 100 . The portion 121 is largely mountain-folded, and the central bent portion 122 is largely valley-folded, and the portion of the central bent portion 122 forms a projecting portion 102 projecting inwardly of the exhaust flow path 101 .

上記状態から、図示しないアクチュエータによって、主ノズル片110を排気流路101の外方に揺動させると、図13、図14に示すように、主ノズル片110の後端部が外方に広がる動きに連動して、連結ノズル片120の、側部屈曲部121の山折り状態、中央屈曲部122の谷折り状態が徐々に小さくなり、中央屈曲部122の部分が排気流路101の内方に突出する突出部102も小さくなる。 When the actuator (not shown) swings the main nozzle piece 110 outward from the exhaust passage 101 from the above state, the rear end of the main nozzle piece 110 spreads outward as shown in FIGS. As the connecting nozzle piece 120 moves, the mountain-folded state of the side curved portion 121 and the valley-folded state of the central curved portion 122 of the connecting nozzle piece 120 gradually become smaller, and the portion of the central curved portion 122 moves toward the inside of the exhaust flow path 101. The protruding portion 102 protruding to the side is also reduced.

主ノズル片110が排気流路101の外方に最も揺動した位置にあり、排気流路101の後端部の断面積が最も広くなる円形の第2状態では、図15、図16に示すように、連結ノズル片120の中央屈曲部122の屈曲がなくなり、排気流路101の内方に突出する突出部102もなく、開閉屈曲部111より後方は、主ノズル片110の後端部と連結ノズル片120とによって、後端の断面積が最も大きくなる円錐台形状に近似した形状となる。 15 and 16 show the circular second state in which the main nozzle piece 110 is at the position where the main nozzle piece 110 is swung most outward from the exhaust passage 101 and the cross-sectional area of the rear end portion of the exhaust passage 101 is the widest. , the central bent portion 122 of the connecting nozzle piece 120 is no longer bent, there is no projecting portion 102 projecting inward of the exhaust passage 101, and the rear end portion of the main nozzle piece 110 is behind the opening/closing bent portion 111. With the connecting nozzle piece 120, the rear end has a shape similar to a truncated cone with the largest cross-sectional area.

上記状態から、図示しないアクチュエータによって、主ノズル片110を排気流路101の内方に揺動させると、前述した図13、図14の状態を経て、図11、図12に示す花弁形の第1状態となる。 From the above state, when the main nozzle piece 110 is swung inwardly of the exhaust flow path 101 by an actuator (not shown), the petal-shaped second nozzle shown in FIGS. 1 state.

なお、絞り部103、主ノズル片110及び連結ノズル片120の外周側の形状や厚みは、飛行時の空力特性等を考慮して適宜設計すればよい。 The shapes and thicknesses of the constricted portion 103, the main nozzle piece 110, and the connecting nozzle piece 120 on the outer peripheral side may be appropriately designed in consideration of the aerodynamic characteristics during flight.

また、図10に示すように、連結ノズル片120の外周側の形状を三角錐形状とすることで、中央屈曲部122や側部屈曲部121の屈曲限界を規定することが可能となり、上記花弁形の第1状態、円形の第2状態を確実に確保することができる。 Further, as shown in FIG. 10, by making the shape of the outer peripheral side of the connecting nozzle piece 120 into a triangular pyramid shape, it is possible to define the bending limit of the central bent portion 122 and the side bent portions 121, and the above-mentioned petals. The first state of the shape and the second state of the circle can be reliably secured.

上記の排気ノズル100によって変化する排気流路101の断面積を説明する。花弁形の第1状態では、開閉屈曲部111位置より後方が離着陸時等に適した先細の断面積となる。円形の第2状態では、開閉屈曲部111位置より後方が超音速巡航に適した先細末広の断面積となる。また、図10乃至図12に示すように、花弁形の第1状態では、連結ノズル片120が排気流路101の内方に屈曲して突出部102を形成することにより、排気流の形状がひだ状に湾曲する。排気ジェットのマッハ数分布は、ひだ状の分布となる。このことで、排気流と外気流との混合が促進し、空港離着陸時のジェット騒音の低減を図ることができる。 The cross-sectional area of the exhaust flow path 101 that varies depending on the exhaust nozzle 100 will be described. In the petal-shaped first state, the area behind the position of the opening/closing bent portion 111 has a tapered cross-sectional area suitable for takeoff and landing. In the circular second state, the area behind the position of the opening/closing bent portion 111 has a tapered diverging cross-sectional area suitable for supersonic cruising. 10 to 12, in the petal-shaped first state, the connecting nozzle piece 120 bends inwardly of the exhaust flow path 101 to form the projecting portion 102, so that the shape of the exhaust flow is changed. It bends like a fold. The Mach number distribution of the exhaust jet becomes a pleated distribution. This promotes mixing of the exhaust flow and the outside air flow, and can reduce jet noise during takeoff and landing at an airport.

排気ノズル100は、特に、エンジン排気流の低周波数成分と外気流との混合を促進することにより低周波数成分のジェット騒音を低減する。 Exhaust nozzle 100, among other things, reduces jet noise of low frequency components by promoting mixing of the low frequency components of the engine exhaust stream with the ambient air stream.

4.排気ノズルの突出部の形状のバリエーション 4. Variations in the shape of the protrusion of the exhaust nozzle

図17は、排気ノズルの突出部の形状のバリエーションを示す。 FIG. 17 shows variations in the shape of the protrusion of the exhaust nozzle.

排気ノズル100が花弁形の第1状態(図12に相当)であるときの、突出部102の形状のバリエーションを説明する。排気ノズル100は、排気ノズル100の内周に設けられた複数の(即ち、N個の)突出部102を有する。複数の突出部102は、同一形状及び同一サイズであり、排気ノズル100の周方向に等間隔に設けられる。複数の突出部102は、それぞれ、排気ノズル100を軸方向に見たときに排気ノズル100の内周方向に突出する2辺を含み、2辺の長さRf、Rfは同じである。N個の突出部102の1辺の長さRfは、排気ノズル100の排気口が構成する正N角形の1辺の長さを1としたとき、正N角形の1辺に対して排気口の内側に折り込まれる辺の長さを意味する。 Variations in the shape of the projecting portion 102 when the exhaust nozzle 100 is in the petal-shaped first state (corresponding to FIG. 12) will be described. The exhaust nozzle 100 has a plurality of (that is, N) protrusions 102 provided on the inner circumference of the exhaust nozzle 100 . The plurality of protrusions 102 have the same shape and size, and are provided at equal intervals in the circumferential direction of the exhaust nozzle 100 . Each of the plurality of protrusions 102 includes two sides protruding in the inner circumferential direction of the exhaust nozzle 100 when the exhaust nozzle 100 is viewed in the axial direction, and the two sides have the same length Rf, Rf. The length Rf of one side of the N protrusions 102 is defined as the length of one side of the regular N-sided polygon formed by the exhaust port of the exhaust nozzle 100, where the length of one side of the regular N-sided polygon formed by the exhaust port of the exhaust nozzle 100 is 1. means the length of the side folded inside the

複数の突出部102の数N及び突出部の1辺の長さRfによらず、排気ノズル100の排気口の面積は等しい。言い換えれば、5タイプの排気ノズル♯1、♯4、♯5、♯7、♯8の排気口の出口断面積は、全て等しい。 The area of the exhaust port of the exhaust nozzle 100 is the same regardless of the number N of the plurality of projecting portions 102 and the length Rf of one side of the projecting portion. In other words, the exit cross-sectional areas of the exhaust ports of the five types of exhaust nozzles #1, #4, #5, #7, and #8 are all equal.

排気ノズル♯1は、N=4個の突出部を有する。排気ノズル♯1の排気口が構成する正4角形の1辺の長さを1としたとき、突出部の1辺の長さRf=0.59である。言い換えれば、排気ノズル♯1の排気口が構成する正4角形の1辺の長さに対して、突出部の1辺の長さRfは59%である。 Exhaust nozzle #1 has N=4 protrusions. Assuming that the length of one side of the regular quadrangle formed by the exhaust port of the exhaust nozzle #1 is 1, the length of one side of the protrusion is Rf=0.59. In other words, the length Rf of one side of the projecting portion is 59% of the length of one side of the regular quadrangle formed by the exhaust port of the exhaust nozzle #1.

排気ノズル♯4は、図12と同様に、N=8個の突出部を有する。排気ノズル♯4の排気口が構成する正8角形の1辺の長さを1としたとき、突出部の1辺の長さRf=0.75である。言い換えれば、排気ノズル♯4の排気口が構成する正8角形の1辺の長さに対して、突出部の1辺の長さRfは75%である。 Exhaust nozzle #4 has N=8 protrusions as in FIG. Assuming that the length of one side of the regular octagon formed by the exhaust port of the exhaust nozzle #4 is 1, the length of one side of the protrusion is Rf=0.75. In other words, the length Rf of one side of the protrusion is 75% of the length of one side of the regular octagon formed by the exhaust port of the exhaust nozzle #4.

排気ノズル♯5は、N=12個の突出部を有する。排気ノズル♯5の排気口が構成する正12角形の1辺の長さを1としたとき、突出部の1辺の長さRf=0.62である。言い換えれば、排気ノズル♯5の排気口が構成する正12角形の1辺の長さに対して、突出部の1辺の長さRfは62%である。 Exhaust nozzle #5 has N=12 protrusions. Assuming that the length of one side of the regular dodecagon formed by the exhaust port of the exhaust nozzle #5 is 1, the length of one side of the protrusion is Rf=0.62. In other words, the length Rf of one side of the protrusion is 62% of the length of one side of the regular dodecagon formed by the exhaust port of the exhaust nozzle #5.

排気ノズル♯7は、N=16個の突出部を有する。排気ノズル♯7の排気口が構成する正16角形の1辺の長さを1としたとき、突出部の1辺の長さRf=0.77である。言い換えれば、排気ノズル♯7の排気口が構成する正16角形の1辺の長さに対して、突出部の1辺の長さRfは77%である。 Exhaust nozzle #7 has N=16 protrusions. Assuming that the length of one side of the regular hexagon formed by the exhaust port of the exhaust nozzle #7 is 1, the length of one side of the protrusion is Rf=0.77. In other words, the length Rf of one side of the protrusion is 77% of the length of one side of the regular hexagon formed by the exhaust port of the exhaust nozzle #7.

排気ノズル♯8は、N=16個の突出部を有する。排気ノズル♯8の排気口が構成する正16角形の1辺の長さを1としたとき、突出部の1辺の長さRf=0.42である。言い換えれば、排気ノズル♯8の排気口が構成する正16角形の1辺の長さに対して、突出部の1辺の長さRfは42%である。 Exhaust nozzle #8 has N=16 protrusions. Assuming that the length of one side of the regular hexagon formed by the exhaust port of the exhaust nozzle #8 is 1, the length of one side of the projection is Rf=0.42. In other words, the length Rf of one side of the protrusion is 42% of the length of one side of the regular hexagon formed by the exhaust port of the exhaust nozzle #8.

5.遮蔽体を設けない場合の、排気ノズルのジェット騒音の低減効果 5. Reduction effect of exhaust nozzle jet noise when no shield is provided

図18は、複数の異なるタイプの排気ノズルの、無次元周波数に対する音圧レベルの分布を示す。 FIG. 18 shows the distribution of sound pressure level versus dimensionless frequency for several different types of exhaust nozzles.

図18は、遮蔽体13を設けない場合の、3タイプの排気ノズル♯4、♯7、♯8及び突出部を有しない排気ノズル(基準値:Baseline)の無次元周波数Stに対する音圧レベルSPL(Sound Pressure Level)の分布を示す。(a)はポーラ角90°、(b)はポーラ角160°の位置での音圧レベルSPLの分布を示す。ポーラ角は、機体の機首を0°、排気ノズルの排気口を90°及び機体の機尾を180°とする角度範囲である。即ち、(a)は機体後部の側方(上流側)の音圧レベルSPLの分布、(b)は下流側の音圧レベルSPLの分布を示す。 FIG. 18 shows the sound pressure levels SPL of three types of exhaust nozzles #4, #7, #8 and an exhaust nozzle having no protrusion (reference value: Baseline) with respect to the dimensionless frequency St when the shield 13 is not provided. (Sound Pressure Level) distribution. (a) shows the distribution of the sound pressure level SPL at a polar angle of 90° and (b) at a polar angle of 160°. The polar angle is the range of angles with 0° at the nose of the fuselage, 90° at the outlet of the exhaust nozzle, and 180° at the aft of the fuselage. That is, (a) shows the distribution of the sound pressure level SPL on the side (upstream side) of the rear part of the fuselage, and (b) shows the distribution of the sound pressure level SPL on the downstream side.

(a)の機体後部の側方及び(b)の下流側の両方において、排気ノズル#4によるジェット騒音の低周波数成分の音圧レベルは、突出部を有しない排気ノズル(Baseline)によるジェット騒音の低周波数成分の音圧レベルより低い。さらに、排気ノズル♯4の低周波数成分の音圧レベルは、(a)の機体後部の側方及び(b)の下流側の両方において、排気ノズル♯7、♯8よりも低い。特に、排気ノズル#4によるジェット騒音の低周波数成分の音圧レベルのBaselineに対する低減量は、(a)の機体後部の側方が、(b)の下流側よりも大きい。 The sound pressure levels of the low-frequency components of jet noise from exhaust nozzle #4 at both the side of the aft fuselage in (a) and the downstream side in (b) are lower than the sound pressure level of the low frequency components of Furthermore, the sound pressure level of the low-frequency component of the exhaust nozzle #4 is lower than that of the exhaust nozzles #7 and #8 both on the side of the rear part of the fuselage in (a) and on the downstream side in (b). In particular, the amount of reduction in the sound pressure level of the low-frequency component of the jet noise from the exhaust nozzle #4 relative to the baseline is greater on the side of the aft fuselage in (a) than on the downstream side in (b).

しかしながら、(a)の機体後部の側方及び(b)の下流側の両方において、排気ノズル#4によるジェット騒音の高周波数成分の音圧レベルは、突出部を有しない排気ノズル(Baseline)によるジェット騒音の高周波数成分の音圧レベルより高い。特に、排気ノズル#4によるジェット騒音の高周波数成分の音圧レベルのBaselineに対する増加は、(a)の機体後部の側方が、(b)の下流側よりも大きい。 However, the sound pressure level of the high-frequency components of the jet noise from exhaust nozzle #4, both on the side of the aft fuselage in (a) and on the downstream side in (b), is higher than that of the exhaust nozzle without protrusions (Baseline). Higher than the sound pressure level of high frequency components of jet noise. In particular, the increase in the sound pressure level of the high-frequency component of the jet noise from the exhaust nozzle #4 relative to the baseline is greater on the side of the aft fuselage in (a) than on the downstream side in (b).

言い換えれば、排気ノズル♯4は、低周波数成分のジェット騒音を低減する効果が最も高いが、高周波数成分のジェット騒音はむしろ増加する。 In other words, the exhaust nozzle #4 has the highest effect of reducing jet noise of low frequency components, but rather increases jet noise of high frequency components.

排気ノズル♯7の全ての周波数成分の音圧レベルは、(a)の機体後部の側方及び(b)の下流側の両方において、Baselineより低い。即ち、排気ノズル♯7は、バランスよくジェット騒音を低減する。しかしながら、機体後部の側方及び下流側の両方において、排気ノズル♯7の低周波数成分の音圧レベルは、排気ノズル♯4より高い。言い換えれば、低周波数成分のジェット騒音を低減する効果は、排気ノズル♯7よりも、排気ノズル♯4が高い。 The sound pressure levels of all frequency components of the exhaust nozzle #7 are lower than the baseline both on the side of the aft fuselage in (a) and downstream in (b). That is, exhaust nozzle #7 reduces jet noise in a well-balanced manner. However, the sound pressure level of the low frequency components of the exhaust nozzle #7 is higher than that of the exhaust nozzle #4 both laterally and downstream of the aft portion of the fuselage. In other words, the effect of reducing the jet noise of the low frequency component is higher for the exhaust nozzle #4 than for the exhaust nozzle #7.

排気ノズル♯8は、(a)の機体後部の側方において、全ての周波数成分の音圧レベルがBaselineより低いものの、排気ノズル♯7より低くなることは無い。一方、排気ノズル♯8は、(b)の下流側において、全ての周波数成分の音圧レベルがBaselineとほぼ等しい。言い換えれば、排気ノズル♯8は、機体後部の側方においてジェット騒音を低減する効果は相対的に低く、下流側においてジェット騒音を低減する効果はほぼ無い。 Exhaust nozzle #8 has sound pressure levels of all frequency components on the side of the rear part of the fuselage in (a) lower than Baseline, but never lower than exhaust nozzle #7. On the other hand, for the exhaust nozzle #8, the sound pressure levels of all frequency components are substantially equal to the baseline on the downstream side of (b). In other words, the exhaust nozzle #8 has a relatively low effect of reducing jet noise on the side of the rear part of the fuselage, and almost no effect of reducing jet noise on the downstream side.

図19は、排気ノズルの突出部の形状に依存する騒音低減量を示すコンタマップである。 FIG. 19 is a contour map showing the amount of noise reduction depending on the shape of the protrusion of the exhaust nozzle.

図19は、遮蔽体13を設けない場合の、突出部を有しない排気ノズル(基準値:Baseline)の騒音レベル(OASPL Baseline)に対する騒音低減量ΔOASPL(=OASPL-OASPL Baseline)(dB)を示す。図19は、排気ノズル#1、#4、#7、#8及びさらに別のバリエーションの形状を有する排気ノズル#2、#3、#5、#6、#9、#10の騒音低減量ΔOASPLを示す。排気ノズル#1~#10の排気口の出口断面積は全て等しく、突出部の数N及び突出部の1辺の長さRfがそれぞれ異なる。図19の(a)はポーラ角90°、(b)はポーラ角120°、(c)はポーラ角160°の、排気ノズル#1~#10の騒音低減量ΔOASPLを示す。下図のスケールは、ΔOASPL=-2.2dB(負側)に近づくほど騒音低減量が大きく(スケールの左側)、この逆に、ΔOASPL=2.2dB(正側)に近づくほど騒音増加量が大きい(スケールの右側)ことを意味する。 FIG. 19 shows the noise reduction amount ΔOASPL (=OASPL-OASPL Baseline) (dB) with respect to the noise level (OASPL Baseline) of an exhaust nozzle having no protrusion (reference value: Baseline) when the shield 13 is not provided. . FIG. 19 shows the noise reduction amount ΔOASPL of exhaust nozzles #1, #4, #7, #8 and exhaust nozzles #2, #3, #5, #6, #9, #10 having another variation of shape. indicates The exit cross-sectional areas of the exhaust ports of the exhaust nozzles #1 to #10 are all equal, and the number N of protrusions and the length Rf of one side of the protrusions are different. FIG. 19(a) shows the noise reduction amount ΔOASPL of the exhaust nozzles #1 to #10 with a polar angle of 90°, (b) with a polar angle of 120°, and (c) with a polar angle of 160°. On the scale in the figure below, the closer the ΔOASPL = -2.2 dB (negative side), the greater the noise reduction amount (left side of the scale), and conversely, the closer the ΔOASPL = 2.2 dB (positive side), the greater the noise increase amount. (right side of the scale) means

コンタマップのXY座標系は、排気ノズル#1~#10の形状を示す。X軸は、排気ノズル#1~#10の突出部の数Nを示す。Y軸は、突出部の1辺の長さRf(即ち、排気ノズルの排気口が構成する正N角形の1辺の長さを1としたとき、正N角形の1辺に対して排気口の内側に折り込まれる辺の長さ)を示す。例えば、排気ノズル#4のXY座標は、排気ノズル#4の突出部の数Nが8個であり、突出部の1辺の長さRf=0.75であることを意味する。 The XY coordinate system of the contour map indicates the shape of the exhaust nozzles #1 to #10. The X-axis indicates the number N of protrusions of the exhaust nozzles #1-#10. When the length of one side of the projecting portion Rf (that is, the length of one side of the regular N-polygon formed by the exhaust port of the exhaust nozzle) is 1, the Y-axis is the exhaust port with respect to one side of the regular N-polygon. length of the side to be folded inside). For example, the XY coordinates of the exhaust nozzle #4 mean that the number N of protrusions of the exhaust nozzle #4 is 8 and the length of one side of the protrusion is Rf=0.75.

(a)のポーラ角90°及び(b)のポーラ角120°の位置で、N≦4(具体的には、N=4)である排気ノズル#1、#2の騒音低減量は正の値であり、これは、騒音増加量が大きいことを意味する。一方、排気ノズル#3~#10(N>4)の騒音低減量は負の値であり、騒音が低減する。従って、N>4(言い換えると、N≧5)が好ましい。 At the polar angle of 90° in (a) and the polar angle of 120° in (b), the noise reduction amount of the exhaust nozzles #1 and #2 where N≦4 (specifically, N=4) is positive. value, which means that the amount of noise increase is large. On the other hand, the noise reduction amount of the exhaust nozzles #3 to #10 (N>4) is a negative value, and the noise is reduced. Therefore, N>4 (in other words, N≧5) is preferred.

そこで、N>4に着目すると、全てのポーラ角(90°、120°、160°)の位置で、Rf≦0.5である場合の騒音低減量が相対的に(即ち、Rf>0.5の場合と比べて)低い。特に、(c)のポーラ角160°の位置で、Rf≦0.5である場合は、騒音減少量が小さくなるNの範囲が広い。Rf≦0.5は、突出部の排気流路への貫入量が小さい(円形に近い)ことを意味する。突出部の排気流路への貫入量が小さいと、所望の音響的な変化が得られない。このため、Rf≦0.5は、円形出口との明確な差を生じない。言い換えれば、Rf>0.5である場合の騒音低減量は相対的に(即ち、Rf≦0.5の場合と比べて)高いので、Rf>0.5とするのが好ましい。 Therefore, focusing on N>4, the noise reduction amount in the case of Rf≦0.5 at all polar angle positions (90°, 120°, 160°) is relatively (that is, Rf>0. 5) low. In particular, when the polar angle is 160° in (c) and Rf≦0.5, the range of N where the amount of noise reduction is small is wide. Rf≦0.5 means that the amount of penetration of the projection into the exhaust flow path is small (nearly circular). If the amount of penetration of the projection into the exhaust flow path is small, the desired acoustic change cannot be obtained. Therefore, Rf≦0.5 does not make a clear difference with a circular exit. In other words, the amount of noise reduction when Rf>0.5 is relatively high (that is, compared to when Rf≦0.5), so it is preferable to set Rf>0.5.

6.排気ノズルと遮蔽体を併用する場合の騒音低減効果の確認試験:第1の確認試験 6. Confirmation test of noise reduction effect when exhaust nozzle and shield are used together: first confirmation test

排気ノズル100と遮蔽体13とを併用した場合の、ジェット騒音の低減を確認するため、確認試験を行った。 A confirmation test was conducted to confirm the reduction in jet noise when the exhaust nozzle 100 and the shield 13 are used together.

図20は、確認試験の方法を説明するための図である。 FIG. 20 is a diagram for explaining the confirmation test method.

3タイプの排気ノズル#1、#4、#7それぞれについて、(a)排気ノズル#1、#4、#7を使用し、遮蔽体13を使用しない場合、(b)遮蔽体13を使用し、円形出口の排気ノズルを使用する場合、(c)排気ノズル#1、#4、#7及び遮蔽体13を併用する場合、のモデルを作成した。(c)排気ノズル#1、#4、#7及び遮蔽体13の併用は、本実施形態の実施例である。一方、(a)及び(b)は比較例である。左舷ノズルのモデルを作成し、ジェットエンジンをオンにした。マイクロフォンを、左舷ノズルのモデルの、排気方向の後方に設置し、ポーラ角=90°~160°の範囲で騒音低減量(dB)を測定した。ポーラ角は、機体の機首を0°、排気ノズルの排気口を90°及び機体の機尾を180°とする角度範囲である。 For each of the three types of exhaust nozzles #1, #4, and #7, (a) when exhaust nozzles #1, #4, and #7 are used and shield 13 is not used, (b) when shield 13 is used , when using an exhaust nozzle with a circular exit, and (c) when using exhaust nozzles #1, #4, #7 and shield 13 together. (c) Combined use of the exhaust nozzles #1, #4, #7 and the shield 13 is an example of this embodiment. On the other hand, (a) and (b) are comparative examples. I modeled the port nozzle and turned on the jet engine. A microphone was installed behind the port nozzle model in the exhaust direction, and the noise reduction (dB) was measured in the range of polar angles = 90° to 160°. The polar angle is the range of angles with 0° at the nose of the fuselage, 90° at the outlet of the exhaust nozzle, and 180° at the aft of the fuselage.

図21は、排気ノズル#4の確認試験の結果を示す。 FIG. 21 shows the results of confirmation tests for exhaust nozzle #4.

図21は、(a)排気ノズル#4を使用し、遮蔽体13を使用しない場合(比較例)、(b)遮蔽体13を使用し、円形出口の排気ノズルを使用する場合(比較例)、(c)排気ノズル#4及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)の、ポーラ角=90°~160°の範囲での騒音低減量ΔOASPL(dB)を示す。負側(即ち、0未満側)の値が大きいほど、騒音低減量が大きいことを示す。この逆に、正側(即ち、0より大きい側)の値が大きいほど、騒音増加量が大きいことを示す。 FIG. 21 shows (a) the case where the exhaust nozzle #4 is used and the shield 13 is not used (comparative example), and (b) the case where the shield 13 is used and an exhaust nozzle with a circular exit is used (comparative example). , (c) shows the noise reduction amount ΔOASPL (dB) in the polar angle range of 90° to 160° when the exhaust nozzle #4 and shield 13 are used together (this embodiment). A larger value on the negative side (that is, less than 0) indicates a larger amount of noise reduction. Conversely, the larger the value on the positive side (that is, the side greater than 0), the larger the amount of increase in noise.

110°以上140°以下のポーラ角の範囲で、(c)排気ノズル#4及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)のジェット騒音の低減量は、(a)排気ノズル#4を用いて遮蔽体13を用いない場合(比較例)のジェット騒音の低減量より大きい(c>a)。 In the polar angle range of 110° or more and 140° or less, the amount of jet noise reduction when (c) the exhaust nozzle #4 and the shield 13 are used together (this embodiment) is as follows: is greater than the jet noise reduction amount when the shield 13 is not used (comparative example) (c>a).

一方、140°より大きく160°以下のポーラ角の範囲で、(c)排気ノズル#4及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)のジェット騒音の低減量は、ほぼ変化していない。言い換えれば、140°より大きく160°以下のポーラ角の範囲でも、(c)排気ノズル#4及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)のジェット騒音の低減量は、十分大きいと言える。 On the other hand, in the polar angle range of greater than 140° and less than or equal to 160°, the amount of jet noise reduction in the case of (c) using both the exhaust nozzle #4 and the shield 13 (this embodiment) is almost unchanged. In other words, even in the polar angle range of greater than 140° and less than or equal to 160°, (c) when exhaust nozzle #4 and shield 13 are used together (this embodiment), the amount of jet noise reduction is sufficiently large.

さらに、120°以上140°以下のポーラ角の範囲で、(c)排気ノズル#4及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)のジェット騒音の低減量は、(a)排気ノズル#4を用いて遮蔽体13を用いない場合(比較例)のジェット騒音の低減量と、(b)遮蔽体13のみを使用する場合(比較例)のジェット騒音の低減量との合計値より大きい(c>a+b)。言い換えれば、(c)排気ノズル#4及び遮蔽体13を併用する(本実施形態)ことで、120°以上140°以下のポーラ角の範囲で、単純に予期される効果(a+bの合計値)よりも高い効果を得ることができる。 Furthermore, in the polar angle range of 120° or more and 140° or less, the amount of jet noise reduction when (c) the exhaust nozzle #4 and the shield 13 are used together (this embodiment) is as follows: (a) the exhaust nozzle #4 is greater than the sum of the jet noise reduction amount when the shield 13 is not used (comparative example) and the jet noise reduction amount when (b) only the shield 13 is used (comparative example) ( c>a+b). In other words, (c) the combined use of the exhaust nozzle #4 and the shield 13 (this embodiment) provides a simply expected effect (total value of a+b) in the polar angle range of 120° or more and 140° or less. higher effect can be obtained.

図18を参照して説明したように、排気ノズル♯4は、低周波数成分のジェット騒音を低減する効果が最も高いが、高周波数成分のジェット騒音はむしろ増加する。しかしながら、本実施形態では、図9の(B)を参照して説明したように、排気ノズル100を用いて、遮蔽体13がエンジン排気流15の高周波数成分を遮蔽することが可能な位置に、高周波数成分の音源を発生させる。これにより、遮蔽体13は、エンジン排気流15の高周波数成分を遮蔽するので、高周波数成分のジェット騒音を低減する。このため、排気ノズル♯4が、高周波数成分のジェット騒音を増加させるにも拘らず(図18を参照)、遮蔽体13は高周波数成分のジェット騒音を遮蔽することができる。このため、(c)排気ノズル#4及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)は、(a)排気ノズル#4を用いて遮蔽体13を用いない場合(比較例)に比べて、大幅にジェット騒音を低減することが可能になる。 As described with reference to FIG. 18, exhaust nozzle #4 has the highest effect of reducing jet noise of low frequency components, but rather increases jet noise of high frequency components. However, in this embodiment, as described with reference to FIG. , to generate a sound source with high frequency components. As a result, the shield 13 shields the high frequency components of the engine exhaust flow 15, thereby reducing the jet noise of the high frequency components. Therefore, although the exhaust nozzle #4 increases the jet noise of high frequency components (see FIG. 18), the shield 13 can shield the jet noise of high frequency components. Therefore, when (c) the exhaust nozzle #4 and the shield 13 are used together (this embodiment), compared to (a) when the exhaust nozzle #4 is used and the shield 13 is not used (comparative example), Jet noise can be significantly reduced.

図22は、排気ノズル#7の確認試験の結果を示す。 FIG. 22 shows the results of confirmation tests for exhaust nozzle #7.

図22は、(a)排気ノズル#7を使用し、遮蔽体13を使用しない場合(比較例)、(b)遮蔽体13を使用し、円形出口の排気ノズルを使用する場合(比較例)、(c)排気ノズル#7及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)の、ポーラ角=90°~160°の範囲での、騒音低減量ΔOASPL(dB)を示す。 FIG. 22 shows (a) the case where the exhaust nozzle #7 is used and the shield 13 is not used (comparative example), (b) the case where the shield 13 is used and an exhaust nozzle with a circular exit is used (comparative example). , (c) shows the noise reduction amount ΔOASPL (dB) in the polar angle range of 90° to 160° when the exhaust nozzle #7 and shield 13 are used together (this embodiment).

110°以上160°以下のポーラ角の範囲で、(c)排気ノズル#7及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)のジェット騒音の低減量は、(a)排気ノズル#7を用いて遮蔽体13を用いない場合(比較例)のジェット騒音の低減量より大きい(c>a)。図21に示したように、排気ノズル#4及び遮蔽体13を併用する場合は、110°以上140°以下のポーラ角の範囲で、比較例(a)のジェット騒音の低減量より大きい。従って、排気ノズル#7と遮蔽体13とを併用することで、より広い範囲でバランスよくジェット騒音を低減することができる。 In the polar angle range of 110° or more and 160° or less, the amount of jet noise reduction when (c) the exhaust nozzle #7 and the shield 13 are used together (this embodiment) is as follows: is greater than the jet noise reduction amount when the shield 13 is not used (comparative example) (c>a). As shown in FIG. 21, when the exhaust nozzle #4 and the shield 13 are used together, the amount of jet noise reduction is greater than that of the comparative example (a) in the polar angle range of 110° or more and 140° or less. Therefore, by using the exhaust nozzle #7 and the shield 13 together, the jet noise can be reduced in a wider range and in a well-balanced manner.

さらに、140°以上160°以下のポーラ角の範囲で、(c)排気ノズル#7及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)のジェット騒音の低減量は、(a)排気ノズル#7を用いて遮蔽体13を用いない場合(比較例)のジェット騒音の低減量と、(b)遮蔽体13のみを使用する場合(比較例)のジェット騒音の低減量との合計値より大きい(c>a+b)。言い換えれば、(c)排気ノズル#7及び遮蔽体13を併用する(本実施形態)ことで、140°以上160°以下のポーラ角の範囲で、単純に予期される効果(a+bの合計値)よりも高い効果を得ることができる。 Furthermore, in the polar angle range of 140° or more and 160° or less, the amount of jet noise reduction when (c) the exhaust nozzle #7 and the shield 13 are used together (this embodiment) is as follows: (a) the exhaust nozzle #7 is greater than the sum of the jet noise reduction amount when the shield 13 is not used (comparative example) and the jet noise reduction amount when (b) only the shield 13 is used (comparative example) ( c>a+b). In other words, (c) the combined use of the exhaust nozzle #7 and the shield 13 (this embodiment) provides a simply expected effect (total value of a+b) in the polar angle range of 140° or more and 160° or less. higher effect can be obtained.

以上のように、(c)排気ノズル#4又は#7及び遮蔽体13を併用する(本実施形態)ことで、110°以上140°以下のポーラ角の範囲で、(c)排気ノズル100及び遮蔽体13を用いた場合のジェット騒音の低減量は、(a)排気ノズル100を用いて遮蔽体13を用いない場合のジェット騒音の低減量より大きく、さらに、140°のポーラ角で、単純に予期される効果(a+bの合計値)よりも高い効果を得ることができる。 As described above, by using (c) the exhaust nozzle #4 or #7 and the shield 13 together (this embodiment), the (c) exhaust nozzle 100 and The reduction in jet noise with the shield 13 is greater than (a) the reduction in jet noise with the exhaust nozzle 100 without the shield 13, and furthermore, at a polar angle of 140°, a simple It is possible to obtain an effect higher than the expected effect (the sum of a+b).

頭上を水平飛行する航空機のジェット騒音を低減する場合、ポーラ角の影響は均等ではない。今後就航が見込まれる民間超音速機のジェット騒音はポーラ角140°~160°付近で最大となる分布を持つ。また、騒音は拡散減衰により伝播距離の2乗に反比例して小さくなり、観測者との距離が長くなる下流(160°等の)方向は伝播する際に大きく減衰する。このため、ポーラ角140°~150°付近で観測者が感じる騒音が最大となる(図26参照)。本実施形態では、排気ノズル100と遮蔽体13とを併用することで、特にポーラ角140°付近の騒音低減効果を高めることができる。 The effect of polar angle is uneven when reducing jet noise for an aircraft flying level overhead. The jet noise of commercial supersonic aircraft, which is expected to enter service in the future, has a maximum distribution at a polar angle of 140° to 160°. In addition, noise decreases in inverse proportion to the square of the propagation distance due to diffusion attenuation, and is greatly attenuated when propagating in the downstream direction (160° or the like) where the distance to the observer is long. For this reason, the noise felt by the observer becomes maximum near the polar angle of 140° to 150° (see FIG. 26). In this embodiment, by using both the exhaust nozzle 100 and the shield 13, the noise reduction effect can be enhanced especially near the polar angle of 140°.

図23は、排気ノズル#1の確認試験の結果を示す。 FIG. 23 shows the results of confirmation tests for exhaust nozzle #1.

図23は、(a)排気ノズル#1を使用し、遮蔽体13を使用しない場合(比較例)、(b)遮蔽体13を使用し、円形出口の排気ノズルを使用する場合(比較例)、(c)排気ノズル#1及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)の、ポーラ角=90°~160°の範囲での、騒音低減量ΔOASPL(dB)を示す。 FIG. 23 shows (a) the case where the exhaust nozzle #1 is used and the shield 13 is not used (comparative example), and (b) the case where the shield 13 is used and a circular exit exhaust nozzle is used (comparative example). , (c) shows the noise reduction amount ΔOASPL (dB) in the polar angle range of 90° to 160° when the exhaust nozzle #1 and shield 13 are used together (this embodiment).

90°以上160°以下のポーラ角の範囲で、(c)排気ノズル#1及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)のジェット騒音の低減量は、(a)排気ノズル#1を用いて遮蔽体13を用いない場合(比較例)のジェット騒音の低減量より大きい(c>a)。 In the polar angle range of 90° or more and 160° or less, the amount of jet noise reduction when (c) the exhaust nozzle #1 and the shield 13 are used together (this embodiment) is as follows: is greater than the jet noise reduction amount when the shield 13 is not used (comparative example) (c>a).

さらに、90°以上160°以下のポーラ角の範囲で、(c)排気ノズル#1及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)のジェット騒音の低減量は、(a)排気ノズル#1を用いて遮蔽体13を用いない場合(比較例)のジェット騒音の低減量と、(b)遮蔽体13のみを使用する場合(比較例)のジェット騒音の低減量との合計値より大きい(c>a+b)。言い換えれば、(c)排気ノズル#1及び遮蔽体13を併用する(本実施形態)ことで、単純に予期される効果(a+bの合計値)よりも高い効果を得ることができる。 Furthermore, in the polar angle range of 90° or more and 160° or less, the jet noise reduction amount when (c) the exhaust nozzle #1 and the shield 13 are used together (this embodiment) is as follows: (a) the exhaust nozzle #1 is greater than the sum of the jet noise reduction amount when the shield 13 is not used (comparative example) and the jet noise reduction amount when (b) only the shield 13 is used (comparative example) ( c>a+b). In other words, (c) by using the exhaust nozzle #1 and the shield 13 together (this embodiment), it is possible to obtain an effect higher than the simply expected effect (the total value of a+b).

しかしながら、比較例(a)のΔOASPLの正側(即ち、0より大きい側)の値がそもそも高すぎる、即ち、そもそも騒音増加量が大きすぎる。これは、図19の(a)及び(b)を参照して、ポーラ角90°及び120°の位置で排気ノズル#1の騒音増加量が大きい(正の値)と説明した通りである。排気ノズル#1自体が発生する騒音増加量がそもそも大きすぎるため、遮蔽体13を併用しても騒音増加量が依然として大きい。即ち、排気ノズル#1及び遮蔽体13を併用しても、適切な騒音低減効果が得られず、実用的とはいえない。 However, the value of ΔOASPL in the comparative example (a) on the positive side (that is, on the side greater than 0) is too high in the first place, that is, the amount of increase in noise is too large in the first place. This is as explained with reference to FIGS. 19(a) and 19(b) that the noise increase amount of the exhaust nozzle #1 is large (positive value) at the polar angles of 90° and 120°. Since the amount of increase in noise generated by the exhaust nozzle #1 itself is too large in the first place, even if the shield 13 is used together, the amount of increase in noise is still large. That is, even if the exhaust nozzle #1 and the shield 13 are used together, an appropriate noise reduction effect cannot be obtained, and it cannot be said to be practical.

7.排気ノズルと遮蔽体を併用する場合の騒音低減効果の確認試験:第2の確認試験 7. Confirmation test of noise reduction effect when exhaust nozzle and shield are used together: second confirmation test

次に、排気ノズル100と遮蔽体13とを併用した場合の、ジェット騒音の低減を確認するための、さらに別の確認試験について説明する。 Next, still another confirmation test for confirming the reduction in jet noise when the exhaust nozzle 100 and the shield 13 are used together will be described.

図27~図32は、第2の確認試験の様子を示す図である。図27は、第2の確認試験において、円形出口の排気ノズル200(Baseline)が使用された場合(比較例)の側面図である。図28は、第2の確認試験において、花弁形の排気ノズル100が使用された場合(本実施形態)の側面図である。 27 to 32 are diagrams showing the state of the second confirmation test. FIG. 27 is a side view of a case (comparative example) in which the circular outlet exhaust nozzle 200 (Baseline) was used in the second confirmation test. FIG. 28 is a side view when the petal-shaped exhaust nozzle 100 is used (this embodiment) in the second confirmation test.

図29は、第2の確認試験を示す側方断面図である。図30は、第2の確認試験を示す上面図である。図31は、第2の確認試験を排気ノズル100、200の排気口側から見た図である。 FIG. 29 is a side sectional view showing the second confirmatory test. FIG. 30 is a top view showing the second confirmatory test. FIG. 31 is a view of the second confirmation test viewed from the exhaust port side of the exhaust nozzles 100 and 200. FIG.

図32は、第2の確認試験を示す斜視図である。図32(a)は、本実施形態に係る排気ノズル100を使用し、遮蔽体13を使用しない場合を示している(比較例)。図32(b)は、比較例に係る円形出口の排気ノズル200を使用し、遮蔽体13を使用する場合を示している(比較例)。また、図32(c)は、本実施形態に係る排気ノズル100と、遮蔽体13とを併用する場合を示している(本実施形態)。 FIG. 32 is a perspective view showing a second confirmatory test. FIG. 32(a) shows a case where the exhaust nozzle 100 according to this embodiment is used and the shield 13 is not used (comparative example). FIG. 32(b) shows a case where a circular outlet exhaust nozzle 200 according to a comparative example is used and a shield 13 is used (comparative example). FIG. 32(c) shows a case where the exhaust nozzle 100 according to this embodiment and the shield 13 are used together (this embodiment).

図27及び図28に示すように、第2の確認試験においては、エンジンナセル1(ジェットエンジン)(モデル)の後端側(排気口)に、比較例に係る円形出口の排気ノズル200(モデル)、または、本実施形態に係る花弁形の排気ノズル100(モデル)が取り付けられる。 As shown in FIGS. 27 and 28, in the second confirmation test, an exhaust nozzle 200 (model ), or a petal-shaped exhaust nozzle 100 (model) according to the present embodiment.

第2の確認試験においては、花弁形の排気ノズル100として、4タイプの排気ノズル#1、#4、♯5、#7が用いられた(図17参照)。なお、上述の第1の確認試験においては、3タイプの排気ノズル#1、#4、#7が用いられており、従って、第2の確認試験においては、排気ノズル♯5が追加されている。 In the second confirmation test, four types of exhaust nozzles #1, #4, #5, and #7 were used as the petal-shaped exhaust nozzles 100 (see FIG. 17). Note that three types of exhaust nozzles #1, #4, and #7 were used in the above-described first verification test, and therefore, the exhaust nozzle #5 was added in the second verification test. .

また、第2の確認試験においては、遮蔽体13(モデル)が用いられた。遮蔽体13は、平板状の部材であり、エンジンナセル1及び排気ノズル100、200の中心軸方向に対して平行に配置される。 In addition, the shield 13 (model) was used in the second confirmation test. The shield 13 is a plate-like member and is arranged parallel to the central axis direction of the engine nacelle 1 and the exhaust nozzles 100 and 200 .

図29に示すように、遮蔽体13は、エンジンナセル1及び排気ノズル100、200の中心軸(一点鎖線参照)から、2Dの距離を開けて配置された。なお、Dの値は、排気ノズル100、200における排気口の直径を意味している。ここでの例では、Dの値は、28.8mmとされた。 As shown in FIG. 29, the shield 13 is arranged at a distance of 2D from the central axes of the engine nacelle 1 and the exhaust nozzles 100 and 200 (see dashed line). Note that the value of D means the diameter of the exhaust port of the exhaust nozzles 100 and 200 . In our example, the value of D was 28.8 mm.

また、図30に示すように、遮蔽体13の幅は、3Dとされ、遮蔽体13の幅方向の中心位置はエンジンナセル1及び排気ノズル100、200の中心軸の位置に一致するように配置された。また、図30に示すように、遮蔽体13において排気ノズル100、200の排気口よりも後方側に突出する長さは、3Dとされた。 Further, as shown in FIG. 30, the width of the shield 13 is 3D, and the center position of the width direction of the shield 13 is arranged so as to coincide with the positions of the central axes of the engine nacelle 1 and the exhaust nozzles 100 and 200. was done. Further, as shown in FIG. 30, the length of the shield 13 protruding rearward from the exhaust ports of the exhaust nozzles 100 and 200 is 3D.

マイクロフォンは、遮蔽体13の背面側に配置され(図31参照)、ポーラ角=90°~160°の範囲で騒音低減量(dB)が測定された(図29参照)。なお、ジェットエンジンによるマッハ数Mjは、0.98とされた。 The microphone was placed on the back side of the shield 13 (see FIG. 31), and the noise reduction amount (dB) was measured in the polar angle range of 90° to 160° (see FIG. 29). The Mach number Mj of the jet engine was set to 0.98.

また、騒音の収録のサンプリングは、204.8kHzで行われた。また、騒音の評価は、1/3オクターブバンド中心周波数で、400Hz(確認試験が行われた無響室の下限周波数)~80kHz(収録の上限周波数)の範囲で行われた。なお、後述の図33~図36におけるOASPLは、この周波数範囲での積算値であり、騒音低減量ΔOASPL(dB)は、それぞれ、各OASPL-OASPL(Baseline)である。 Also, the noise recording was sampled at 204.8 kHz. In addition, the noise evaluation was performed in the range of 400 Hz (lower limit frequency of the anechoic chamber where confirmation test was performed) to 80 kHz (upper limit frequency of recording) at 1/3 octave band center frequency. Note that OASPL in FIGS. 33 to 36, which will be described later, is an integrated value in this frequency range, and the noise reduction amount ΔOASPL (dB) is each OASPL-OASPL (Baseline).

図33は、排気ノズル#4の第2の確認試験の結果を示す。 FIG. 33 shows the results of a second validation test for exhaust nozzle #4.

図33は、(a)排気ノズル#4を使用し、遮蔽体13を使用しない場合(比較例)、(b)遮蔽体13を使用し、円形出口の排気ノズルを使用する場合(比較例)、(c)排気ノズル#4及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)の、ポーラ角=90°~160°の範囲での騒音低減量ΔOASPL(dB)を示す。負側(即ち、0未満側)の値が大きいほど、騒音低減量が大きいことを示す。この逆に、正側(即ち、0より大きい側)の値が大きいほど、騒音増加量が大きいことを示す。 FIG. 33 shows (a) the case where the exhaust nozzle #4 is used and the shield 13 is not used (comparative example), and (b) the case where the shield 13 is used and an exhaust nozzle with a circular exit is used (comparative example). , (c) shows the noise reduction amount ΔOASPL (dB) in the polar angle range of 90° to 160° when the exhaust nozzle #4 and shield 13 are used together (this embodiment). A larger value on the negative side (that is, less than 0) indicates a larger amount of noise reduction. Conversely, the larger the value on the positive side (that is, the side greater than 0), the larger the amount of increase in noise.

90°以上160°以下のポーラ角の範囲(全範囲)で、(c)排気ノズル#4及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)のジェット騒音の低減量は、(a)排気ノズル#4を用いて遮蔽体13を用いない場合(比較例)のジェット騒音の低減量より大きい(c>a)。 In the polar angle range (whole range) of 90° or more and 160° or less, the jet noise reduction amount when (c) the exhaust nozzle #4 and the shield 13 are used together (this embodiment) is as follows: (a) the exhaust nozzle This is greater than the amount of reduction in jet noise when #4 is used and shield 13 is not used (comparative example) (c>a).

さらに、90°以上140°以下のポーラ角の範囲で、(c)排気ノズル#4及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)のジェット騒音の低減量は、(a)排気ノズル#4を用いて遮蔽体13を用いない場合(比較例)のジェット騒音の低減量と、(b)遮蔽体13のみを使用する場合(比較例)のジェット騒音の低減量との合計値より大きい(c>a+b)。言い換えれば、(c)排気ノズル#4及び遮蔽体13を併用する(本実施形態)ことで、90°以上140°以下のポーラ角の範囲で、単純に予期される効果(a+bの合計値)よりも高い効果を得ることができる。 Furthermore, in the polar angle range of 90° or more and 140° or less, the amount of jet noise reduction when (c) the exhaust nozzle #4 and the shield 13 are used together (this embodiment) is as follows: (a) the exhaust nozzle #4 is greater than the sum of the jet noise reduction amount when the shield 13 is not used (comparative example) and the jet noise reduction amount when (b) only the shield 13 is used (comparative example) ( c>a+b). In other words, (c) the combined use of the exhaust nozzle #4 and the shield 13 (this embodiment) provides a simple expected effect (total value of a+b) in the polar angle range of 90° or more and 140° or less. higher effect can be obtained.

一方、150以上160°以下のポーラ角の範囲では、c>a+bとはならないが、これは、第2の確認試験に用いた遮蔽体13の大きさでは、この方向への遮蔽効果が弱く、排気ノズル♯4の単体での騒音低減効果が支配的であるためである。このとき、遮蔽体13による遮蔽効果は弱くとも、排気ノズル♯4単体の効果によって有意な騒音低減効果が得られ、その程度は十分に大きい。 On the other hand, in the polar angle range of 150 to 160°, c>a+b does not hold. This is because the noise reduction effect of the single exhaust nozzle #4 is dominant. At this time, even if the shielding effect of the shield 13 is weak, a significant noise reduction effect is obtained by the effect of the exhaust nozzle #4 alone, and the degree thereof is sufficiently large.

図34は、排気ノズル#7の第2の確認試験の結果を示す。 FIG. 34 shows the results of a second confirmation test for exhaust nozzle #7.

図34は、(a)排気ノズル#7を使用し、遮蔽体13を使用しない場合(比較例)、(b)遮蔽体13を使用し、円形出口の排気ノズルを使用する場合(比較例)、(c)排気ノズル#7及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)の、ポーラ角=90°~160°の範囲での、騒音低減量ΔOASPL(dB)を示す。 FIG. 34 shows (a) the case where the exhaust nozzle #7 is used and the shield 13 is not used (comparative example), and (b) the case where the shield 13 is used and an exhaust nozzle with a circular exit is used (comparative example). , (c) shows the noise reduction amount ΔOASPL (dB) in the polar angle range of 90° to 160° when the exhaust nozzle #7 and shield 13 are used together (this embodiment).

90°以上140°以下のポーラ角の範囲で、(c)排気ノズル#7及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)のジェット騒音の低減量は、(a)排気ノズル#7を用いて遮蔽体13を用いない場合(比較例)のジェット騒音の低減量より大きい(c>a)。 In the polar angle range of 90° or more and 140° or less, the amount of jet noise reduction when (c) the exhaust nozzle #7 and the shield 13 are used together (this embodiment) is as follows: is greater than the jet noise reduction amount when the shield 13 is not used (comparative example) (c>a).

また、90°以上140°以下のポーラ角の範囲で、(c)排気ノズル#7及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)のジェット騒音の低減量は、(a)排気ノズル#7を用いて遮蔽体13を用いない場合(比較例)のジェット騒音の低減量と、(b)遮蔽体13のみを使用する場合(比較例)のジェット騒音の低減量との合計値と略等しい(c≒a+b)。言い換えれば、(c)排気ノズル#7及び遮蔽体13を併用する(本実施形態)場合、90°以上140°以下のポーラ角の範囲で、予期される効果(a+bの合計値)と同等の効果を得ることができる。 Further, in the polar angle range of 90° or more and 140° or less, the amount of jet noise reduction when (c) the exhaust nozzle #7 and the shield 13 are used together (this embodiment) is as follows: (a) the exhaust nozzle #7 is substantially equal to the total value of the jet noise reduction amount when the shield 13 is not used (comparative example) and the jet noise reduction amount when (b) only the shield 13 is used (comparative example). (c≈a+b). In other words, (c) when the exhaust nozzle #7 and the shield 13 are used together (this embodiment), the expected effect (the total value of a + b) is equivalent to effect can be obtained.

一方、150°以上160°以下のポーラ角の範囲では、cは、a+bよりも小さくなるが、これは、第2の確認試験に用いた遮蔽体13の大きさでは、この方向への遮蔽効果が弱く、排気ノズル♯7の単体での騒音低減効果が支配的であるためである。このとき、遮蔽体13による遮蔽効果は弱くとも、排気ノズル♯7単体の効果によって有意な騒音低減効果が得られるが、排気ノズル♯4に比べてその程度は小さい。 On the other hand, in the polar angle range of 150° or more and 160° or less, c becomes smaller than a+b. This is because the noise reduction effect of the single exhaust nozzle #7 is dominant. At this time, even if the shielding effect of the shield 13 is weak, a significant noise reduction effect is obtained by the effect of the exhaust nozzle #7 alone, but the degree is smaller than that of the exhaust nozzle #4.

図35は、排気ノズル#1の第2の確認試験の結果を示す。 FIG. 35 shows the results of a second confirmation test for exhaust nozzle #1.

図35は、(a)排気ノズル#1を使用し、遮蔽体13を使用しない場合(比較例)、(b)遮蔽体13を使用し、円形出口の排気ノズルを使用する場合(比較例)、(c)排気ノズル#1及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)の、ポーラ角=90°~160°の範囲での、騒音低減量ΔOASPL(dB)を示す。 FIG. 35 shows (a) the case where the exhaust nozzle #1 is used and the shield 13 is not used (comparative example), and (b) the case where the shield 13 is used and an exhaust nozzle with a circular exit is used (comparative example). , (c) shows the noise reduction amount ΔOASPL (dB) in the polar angle range of 90° to 160° when the exhaust nozzle #1 and shield 13 are used together (this embodiment).

90°以上160°以下のポーラ角の範囲(全範囲)で、(c)排気ノズル#1及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)のジェット騒音の低減量は、(a)排気ノズル#1を用いて遮蔽体13を用いない場合(比較例)のジェット騒音の低減量より大きい(c>a)。 In the polar angle range (whole range) of 90° or more and 160° or less, the jet noise reduction amount when (c) the exhaust nozzle #1 and the shield 13 are used together (this embodiment) is as follows: (a) the exhaust nozzle This is greater than the amount of reduction in jet noise when #1 is used and shield 13 is not used (comparative example) (c>a).

また、90°以上160°以下のポーラ角の範囲(全範囲)で、(c)排気ノズル#1及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)のジェット騒音の低減量は、(a)排気ノズル#1を用いて遮蔽体13を用いない場合(比較例)のジェット騒音の低減量と、(b)遮蔽体13のみを使用する場合(比較例)のジェット騒音の低減量との合計値より大きい(c>a+b)。言い換えれば、(c)排気ノズル#1及び遮蔽体13を併用する(本実施形態)ことで、90°以上160°以下のポーラ角の範囲で、単純に予期される効果(a+bの合計値)よりも高い効果を得ることができる。 In addition, in the polar angle range (whole range) of 90° or more and 160° or less, the amount of jet noise reduction when (c) the exhaust nozzle #1 and the shield 13 are used together (this embodiment) is as follows: The sum of the amount of jet noise reduction when exhaust nozzle #1 is used without shield 13 (comparative example) and the amount of jet noise reduction when only shield 13 is used (comparative example). greater than (c>a+b). In other words, (c) the combined use of the exhaust nozzle #1 and the shield 13 (this embodiment) provides a simple expected effect (total value of a+b) in the polar angle range of 90° or more and 160° or less. higher effect can be obtained.

しかしながら、図35では、排気ノズル♯1単体での騒音低減の効果が、ポーラ角160°の方向に寄りすぎているため、90°以上140°以下のポーラ角の範囲では、遮蔽体13の騒音低減効果を含めても、騒音増加(正側)となる。 However, in FIG. 35, the noise reduction effect of the single exhaust nozzle #1 is too close to the direction of the polar angle of 160°. Even if the reduction effect is included, the noise increases (positive side).

図36は、排気ノズル#5の第2の確認試験の結果を示す。 FIG. 36 shows the results of a second validation test for exhaust nozzle #5.

図36は、(a)排気ノズル#5を使用し、遮蔽体13を使用しない場合(比較例)、(b)遮蔽体13を使用し、円形出口の排気ノズルを使用する場合(比較例)、(c)排気ノズル#5及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)の、ポーラ角=90°~160°の範囲での騒音低減量ΔOASPL(dB)を示す。負側(即ち、0未満側)の値が大きいほど、騒音低減量が大きいことを示す。この逆に、正側(即ち、0より大きい側)の値が大きいほど、騒音増加量が大きいことを示す。 FIG. 36 shows (a) when exhaust nozzle #5 is used and shield 13 is not used (comparative example), (b) when shield 13 is used and a circular exit exhaust nozzle is used (comparative example). , (c) shows the noise reduction amount ΔOASPL (dB) in the polar angle range of 90° to 160° when the exhaust nozzle #5 and shield 13 are used together (this embodiment). A larger value on the negative side (that is, less than 0) indicates a larger amount of noise reduction. Conversely, the larger the value on the positive side (that is, the side greater than 0), the larger the amount of increase in noise.

90°以上160°以下のポーラ角の範囲(全範囲)で、(c)排気ノズル#5及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)のジェット騒音の低減量は、(a)排気ノズル#5を用いて遮蔽体13を用いない場合(比較例)のジェット騒音の低減量より大きい(c>a)。 In the polar angle range (whole range) of 90° or more and 160° or less, the amount of jet noise reduction when (c) the exhaust nozzle #5 and the shield 13 are used together (this embodiment) is as follows: (a) the exhaust nozzle This is greater than the amount of jet noise reduction when #5 is used and the shield 13 is not used (comparative example) (c>a).

さらに、90°以上130°以下のポーラ角の範囲で、(c)排気ノズル#5及び遮蔽体13を併用する場合(本実施形態)のジェット騒音の低減量は、(a)排気ノズル#5を用いて遮蔽体13を用いない場合(比較例)のジェット騒音の低減量と、(b)遮蔽体13のみを使用する場合(比較例)のジェット騒音の低減量との合計値より大きい(c>a+b)。言い換えれば、(c)排気ノズル#5及び遮蔽体13を併用する(本実施形態)ことで、90°以上130°以下のポーラ角の範囲で、単純に予期される効果(a+bの合計値)よりも高い効果を得ることができる。 Furthermore, in the polar angle range of 90° or more and 130° or less, the amount of reduction in jet noise when (c) the exhaust nozzle #5 and the shield 13 are used together (this embodiment) is as follows: (a) the exhaust nozzle #5 is greater than the sum of the jet noise reduction amount when the shield 13 is not used (comparative example) and the jet noise reduction amount when (b) only the shield 13 is used (comparative example) ( c>a+b). In other words, (c) the combined use of the exhaust nozzle #5 and the shield 13 (this embodiment) provides a simply expected effect (total value of a+b) in the polar angle range of 90° or more and 130° or less. higher effect can be obtained.

一方、140°以上160°以下のポーラ角の範囲では、c>a+bとはならないが、これは、第2の確認試験に用いた遮蔽体13の大きさでは、この方向への遮蔽効果が弱く、排気ノズル♯5の単体での騒音低減効果が支配的であるためである。このとき、遮蔽体13による遮蔽効果は弱くとも、排気ノズル♯5単体の効果によって有意な騒音低減効果が得られ、その程度は、排気ノズル♯4よりは小さく、排気ノズル♯7よりは大きい。 On the other hand, in the polar angle range of 140° or more and 160° or less, c>a+b does not hold. , the noise reduction effect of the single exhaust nozzle #5 is dominant. At this time, even if the shielding effect of the shield 13 is weak, a significant noise reduction effect is obtained by the effect of the exhaust nozzle #5 alone, and the degree thereof is smaller than that of the exhaust nozzle #4 and larger than that of the exhaust nozzle #7.

排気ノズル♯5及び遮蔽体13が併用される場合、排気ノズル♯4及び遮蔽体13の併用と、排気ノズル♯7及び遮蔽体13の併用との間の中間的な特徴が表れている。 When exhaust nozzle #5 and shield 13 are used together, intermediate features between exhaust nozzle #4 and shield 13 and exhaust nozzle #7 and shield 13 are shown.

つまり、排気ノズルと遮蔽体13との併用により単純に予期される効果よりも高い効果(c>a+b)が得られるポーラ角の範囲は、排気ノズル#4、排気ノズル#5、排気ノズル#7の順に広く、ノズル形状の工夫により騒音低減効果の制御が可能であると見込まれる。このことはソニックブームの低減を目的として設置される遮蔽体13にあわせて空港騒音低減効果を高めるノズル形状が設計可能であることを示唆している。 In other words, the range of polar angles in which a higher effect (c>a+b) than is simply expected by the combined use of the exhaust nozzle and the shield 13 is exhaust nozzle #4, exhaust nozzle #5, and exhaust nozzle #7. It is expected that the noise reduction effect can be controlled by devising the nozzle shape. This suggests that it is possible to design a nozzle shape that enhances the airport noise reduction effect in accordance with the shield 13 installed for the purpose of reducing sonic booms.

8.結語 8. Conclusion

以上のように、本実施形態に係る超音速機と、ソニックブーム及びジェット騒音の低減方法とによれば、遮蔽体13が、超音速航空機の機体の胴体に取り付けられたエンジンナセルに収容されたジェットエンジンから噴出されるエンジン排気流を遮蔽することによりエンジン排気流によるソニックブームを低減する。エンジンナセルの排気口に設けられた排気ノズル100が、遮蔽体13がエンジン排気流の高周波数成分を遮蔽することが可能な位置に高周波数成分の音源を発生させることにより高周波数成分のジェット騒音を低減し、エンジン排気流の低周波数成分と外気流との混合を促進することにより低周波数成分のジェット騒音を低減する。 As described above, according to the supersonic aircraft and the method for reducing sonic boom and jet noise according to the present embodiment, the shield 13 is housed in the engine nacelle attached to the fuselage of the fuselage of the supersonic aircraft. A sonic boom caused by the engine exhaust flow is reduced by shielding the engine exhaust flow ejected from the jet engine. The exhaust nozzle 100 provided at the exhaust port of the engine nacelle generates a high-frequency component jet noise at a position where the shield 13 can block the high-frequency component of the engine exhaust flow. and reduce low frequency jet noise by promoting mixing of the low frequency components of the engine exhaust flow with the ambient air flow.

この様に、本実施形態によれば、超音速巡行中のソニックブーム低減と離陸時の空港騒音低減という別々の課題を、低ソニックブーム用に設計された遮蔽体13と、花弁形の排気ノズル100とを併用することで、遮蔽体13と円形ノズルとの単純な組み合わせでは得られない高い空港騒音低減効果を得ることができ、超音速航空機の環境適合性における主要課題であるソニックブーム低減と空港騒音低減の両方を解決することができる。 Thus, according to this embodiment, the separate tasks of reducing sonic booms during supersonic cruise and airport noise reduction during takeoff are addressed by shielding 13 designed for low sonic booms and petal-shaped exhaust nozzles. By using 100 together, it is possible to obtain a high airport noise reduction effect that cannot be obtained by a simple combination of the shield 13 and the circular nozzle, and to reduce the sonic boom, which is a major issue in the environmental compatibility of supersonic aircraft. Both airport noise reduction can be solved.

超音速航空機は国際基準の制定と市場の開拓が進められているところであり、今後の当該分野の低騒音化技術は新型航空機の製造において利用が見込まれる。 International standards are being established and the market for supersonic aircraft is being developed, and noise reduction technology in this field is expected to be used in the manufacture of new aircraft in the future.

本技術の各実施形態及び各変形例について上に説明したが、本技術は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Although the embodiments and modifications of the present technology have been described above, the present technology is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present technology. Of course.

10 機体
100 排気ノズル
101 排気流路
102 突出部
13 遮蔽体
15 エンジン排気流
REFERENCE SIGNS LIST 10 Airframe 100 Exhaust Nozzle 101 Exhaust Channel 102 Projection 13 Shield 15 Engine Exhaust Stream

Claims (20)

機体の胴体に取り付けられたエンジンナセルに収容されたジェットエンジンから噴出されるエンジン排気流を遮蔽することにより前記エンジン排気流によるソニックブームを低減する遮蔽体と、
前記エンジンナセルの排気口に設けられ、前記遮蔽体が前記エンジン排気流の高周波数成分を遮蔽することが可能な位置に高周波数成分の音源を発生させることにより前記高周波数成分のジェット騒音を低減し、前記エンジン排気流の低周波数成分と外気流との混合を促進することにより低周波数成分のジェット騒音を低減する排気ノズルと、
を具備する超音速航空機。
a shield that reduces a sonic boom caused by an engine exhaust flow ejected from a jet engine housed in an engine nacelle attached to the fuselage of an aircraft by shielding the engine exhaust flow;
Reduce jet noise of high-frequency components by generating a sound source of high-frequency components at a position that is provided at the exhaust port of the engine nacelle and that allows the shield to block high-frequency components of the engine exhaust flow. and an exhaust nozzle for reducing jet noise of low frequency components by promoting mixing of the low frequency components of the engine exhaust flow with the outside air flow;
A supersonic aircraft comprising a
請求項1に記載の超音速航空機であって、
前記排気ノズルは、前記エンジン排気流と外気流の混合を前記排気口付近で促進することにより、前記遮蔽体が前記エンジン排気流の高周波数成分を遮蔽することが可能な位置に前記高周波数成分の音源を発生させる
超音速航空機。
A supersonic aircraft according to claim 1,
The exhaust nozzle is positioned to allow the shield to shield high frequency components of the engine exhaust flow by promoting mixing of the engine exhaust flow and ambient air flow near the exhaust port. A supersonic aircraft that produces a sound source of
請求項1又は2に記載の超音速航空機であって、
前記機体の機首を0°、前記排気ノズルの排気口を90°及び前記機体の機尾を180°とするポーラ角の範囲において、
110°以上140°以下のポーラ角の範囲で、前記排気ノズル及び前記遮蔽体を用いた場合のジェット騒音の低減量は、前記排気ノズルを用いて前記遮蔽体を用いない場合のジェット騒音の低減量より大きい
超音速航空機。
A supersonic aircraft according to claim 1 or 2,
In the polar angle range where the nose of the airframe is 0°, the exhaust port of the exhaust nozzle is 90°, and the aft of the airframe is 180°,
In the polar angle range of 110° or more and 140° or less, the amount of jet noise reduction when using the exhaust nozzle and the shield is the reduction in jet noise when the exhaust nozzle is used and the shield is not used. A supersonic aircraft greater than the amount.
請求項1乃至3の何れか一項に記載の超音速航空機であって、
前記機体の機首を0°、前記排気ノズルの排気口を90°及び前記機体の機尾を180°とするポーラ角の範囲において、
140°のポーラ角で、前記排気ノズル及び前記遮蔽体を用いた場合のジェット騒音の低減量は、前記排気ノズルを用いて前記遮蔽体を用いない場合のジェット騒音の低減量と、前記排気ノズルを用いず前記遮蔽体を用いた場合のジェット騒音の低減量との合計値より大きい
超音速航空機。
A supersonic aircraft according to any one of claims 1 to 3,
In the polar angle range where the nose of the airframe is 0°, the exhaust port of the exhaust nozzle is 90°, and the aft of the airframe is 180°,
At a polar angle of 140°, the amount of jet noise reduction with the exhaust nozzle and the shield is the same as the amount of jet noise reduction with the exhaust nozzle without the shield, and the amount of jet noise reduction with the exhaust nozzle: a supersonic aircraft that is greater than the sum of the amount of reduction in jet noise when using the shield without using the supersonic aircraft.
請求項1乃至4の何れか一項に記載の超音速航空機であって、
前記排気ノズルは、内周に設けられた複数の突出部を有する
超音速航空機。
A supersonic aircraft according to any one of claims 1 to 4,
The supersonic aircraft, wherein the exhaust nozzle has a plurality of protrusions provided on an inner circumference.
請求項5に記載の超音速航空機であって、
前記複数の突出部は、同一形状及び同一サイズであり、前記排気ノズルの周方向に等間隔に設けられる
超音速航空機。
A supersonic aircraft according to claim 5,
The plurality of protrusions have the same shape and the same size, and are provided at regular intervals in the circumferential direction of the exhaust nozzle.
請求項5又は6に記載の超音速航空機であって、
前記複数の突出部の数Nは、N>4である
超音速航空機。
A supersonic aircraft according to claim 5 or 6,
A supersonic aircraft, wherein the number N of the plurality of protrusions is N>4.
請求項5乃至7の何れか一項に記載の超音速航空機であって、
前記複数の突出部は、それぞれ、前記排気ノズルを軸方向に見たときに前記排気ノズルの内周方向に突出する2辺を含み、前記2辺の長さは同じであり、
前記複数の突出部の数をNとし、正N角形の1辺の長さを1としたとき、
前記突出部の1辺の長さRfは、Rf>0.5である
超音速航空機。
A supersonic aircraft according to any one of claims 5 to 7,
each of the plurality of projections includes two sides projecting in an inner peripheral direction of the exhaust nozzle when the exhaust nozzle is viewed in the axial direction, and the lengths of the two sides are the same;
When the number of the plurality of protrusions is N and the length of one side of the regular N-sided polygon is 1,
A supersonic aircraft, wherein a length Rf of one side of the protrusion is Rf>0.5.
請求項8に記載の超音速航空機であって、
前記複数の突出部の数N及び前記突出部の1辺の長さRfによらず、前記排気ノズルの排気口の面積は等しい
超音速航空機。
A supersonic aircraft according to claim 8,
A supersonic aircraft in which the area of the exhaust port of the exhaust nozzle is the same regardless of the number N of the plurality of protrusions and the length Rf of one side of the protrusions.
請求項5乃至9の何れか一項に記載の超音速航空機であって、
前記複数の突出部を有する前記排気ノズルによるジェット騒音の高周波数成分の音圧レベルは、前記複数の突出部を有しない排気ノズルによるジェット騒音の高周波数成分の音圧レベルより高く、
前記複数の突出部を有する前記排気ノズルによるジェット騒音の低周波数成分の音圧レベルは、前記複数の突出部を有しない排気ノズルによるジェット騒音の低周波数成分の音圧レベルより低い
超音速航空機。
A supersonic aircraft according to any one of claims 5 to 9,
a sound pressure level of high frequency components of jet noise from the exhaust nozzle having the plurality of protrusions is higher than a sound pressure level of high frequency components of jet noise from the exhaust nozzle having no protrusions;
A supersonic aircraft, wherein a sound pressure level of low frequency components of jet noise from the exhaust nozzle with the plurality of protrusions is lower than a sound pressure level of low frequency components of jet noise from the exhaust nozzle without the plurality of protrusions.
請求項1乃至10の何れか一項に記載の超音速航空機であって、
前記遮蔽体は、前記エンジン排気流の前記機体の下方への回り込みを抑制することにより、前記エンジン排気流によるソニックブームを低減する
超音速航空機。
A supersonic aircraft according to any one of claims 1 to 10,
The supersonic aircraft, wherein the shield reduces a sonic boom caused by the engine exhaust flow by suppressing the engine exhaust flow from going around the fuselage downward.
請求項1乃至11の何れか一項に記載の超音速航空機であって、
前記遮蔽体は、前記エンジン排気流を挟むように前記機体に配置される一対の遮蔽体を含む
超音速航空機。
A supersonic aircraft according to any one of claims 1 to 11,
The supersonic aircraft, wherein the shields include a pair of shields arranged on the fuselage so as to sandwich the engine exhaust flow.
請求項12に記載の超音速航空機であって、
前記エンジンナセルより後方に配置された水平尾翼を有し、
前記一対の遮蔽体は、前記水平尾翼に配置されている
超音速航空機。
A supersonic aircraft according to claim 12,
Having a horizontal stabilizer arranged behind the engine nacelle,
A supersonic aircraft, wherein the pair of shields are arranged on the horizontal stabilizer.
請求項13に記載の超音速航空機であって、
前記遮蔽体は、前記水平尾翼をさらに含む
超音速航空機。
A supersonic aircraft according to claim 13,
The supersonic aircraft, wherein the shield further includes the horizontal stabilizer.
請求項12乃至14の何れか一項に記載の超音速航空機であって、
各前記一対の遮蔽体は、前記機体の外側に傾斜する
超音速航空機。
A supersonic aircraft according to any one of claims 12-14,
Each said pair of shields slopes outwardly of said fuselage.
請求項12に記載の超音速航空機であって、
前記エンジンナセルより後方に設けられた後胴揚力面を有し、
前記一対の遮蔽体は、前記後胴揚力面に配置され、V尾翼としての機能を有する
超音速航空機。
A supersonic aircraft according to claim 12,
Having a rear trunk lift surface provided behind the engine nacelle,
A supersonic aircraft, wherein the pair of shields are arranged on the rear fuselage lift surface and function as a V-tail.
請求項1乃至16の何れか一項に記載の超音速航空機であって、
前記排気ノズルは、エンジンの後方に延び排気流路を構成し、
前記排気ノズルは、複数の主ノズル片と1つ以上の連結ノズル片とを有し、
前記主ノズル片は、前記エンジンの後方の絞り部の後端に形成された開閉屈曲部を中心に、後端部側が前記排気流路の内外方向に揺動可能に設けられ、
前記連結ノズル片は、隣接する前記主ノズル片の間に配置され、かつ、両側の主ノズル片とそれぞれ屈曲可能に連結され、前記連結ノズル片は、側部屈曲部で前記主ノズル片と屈曲可能に連結され、各前記主ノズル片の動きに連動して前記排気流路の内方に前記複数の突出部を形成することが可能な中央屈曲部を有し、
前記主ノズル片が排気流路の外方に揺動した際には、前記連結ノズル片が前記排気流路内に突出部を持たない平面を形成し、前記排気流路の断面積は前記開閉屈曲部の位置より前記排気流路の後端部側に向けて広くなり、
前記排気流路を狭くするために、前記主ノズル片が排気流路の内方に揺動した際には、前記連結ノズル片が前記排気流路内に当該排気流路に沿った突出部を形成する
超音速航空機。
A supersonic aircraft according to any one of claims 1 to 16,
The exhaust nozzle extends to the rear of the engine and constitutes an exhaust flow path,
The exhaust nozzle has a plurality of main nozzle pieces and one or more connecting nozzle pieces,
The main nozzle piece is provided so that the rear end side thereof can swing inward and outward directions of the exhaust flow path about an opening and closing bent portion formed at the rear end of the narrowed portion at the rear of the engine,
The connecting nozzle piece is arranged between the adjacent main nozzle pieces and is connected to the main nozzle pieces on both sides so as to be bendable, and the connecting nozzle piece bends with the main nozzle piece at the side bent portion. a central bent portion that is removably connected and capable of forming the plurality of protrusions inside the exhaust flow path in conjunction with movement of each of the main nozzle pieces;
When the main nozzle piece swings outward from the exhaust flow path, the connecting nozzle piece forms a flat surface without a protrusion in the exhaust flow path, and the cross-sectional area of the exhaust flow path is the open/close type. widening from the position of the bent portion toward the rear end side of the exhaust flow path,
In order to narrow the exhaust flow path, when the main nozzle piece swings inward of the exhaust flow path, the connecting nozzle piece forms a projecting portion along the exhaust flow path in the exhaust flow path. Form supersonic aircraft.
請求項17に記載の超音速航空機であって、
前記複数の主ノズル片および連結ノズル片が、前記エンジンの後方の排気流路の全周を構成している
超音速航空機。
A supersonic aircraft according to claim 17,
A supersonic aircraft, wherein the plurality of main nozzle pieces and connecting nozzle pieces form an entire circumference of an exhaust passage behind the engine.
請求項17又は18に記載の超音速航空機であって、
前記超音速航空機の超音速での巡航時に、前記主ノズル片が前記排気流路の外方に揺動し、
前記超音速航空機の離着陸時に、前記主ノズル片が前記排気流路の内方に揺動する
超音速航空機。
A supersonic aircraft according to claim 17 or 18,
When the supersonic aircraft is cruising at supersonic speed, the main nozzle piece swings outward from the exhaust passage,
A supersonic aircraft in which the main nozzle piece swings inwardly of the exhaust flow path during takeoff and landing of the supersonic aircraft.
遮蔽体が、超音速航空機の機体の胴体に取り付けられたエンジンナセルに収容されたジェットエンジンから噴出されるエンジン排気流を遮蔽することにより前記エンジン排気流によるソニックブームを低減し、
前記エンジンナセルの排気口に設けられた排気ノズルが、前記遮蔽体が前記エンジン排気流の高周波数成分を遮蔽することが可能な位置に高周波数成分の音源を発生させることにより前記高周波数成分のジェット騒音を低減し、前記エンジン排気流の低周波数成分と外気流との混合を促進することにより低周波数成分のジェット騒音を低減する
ソニックブーム及びジェット騒音の低減方法。
The shield reduces a sonic boom caused by the engine exhaust flow by shielding the engine exhaust flow ejected from a jet engine housed in an engine nacelle attached to the fuselage of the fuselage of the supersonic aircraft,
The exhaust nozzle provided at the exhaust port of the engine nacelle generates a sound source of the high frequency component at a position where the shield can shield the high frequency component of the engine exhaust flow, thereby suppressing the high frequency component. A sonic boom and a method for reducing jet noise, wherein jet noise is reduced and low frequency components of the jet noise are reduced by promoting mixing of the low frequency components of said engine exhaust flow with an outside air flow.
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