JP2972875B1 - 超音速ジェット用騒音軽減装置 - Google Patents

超音速ジェット用騒音軽減装置

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JP2972875B1
JP2972875B1 JP10171241A JP17124198A JP2972875B1 JP 2972875 B1 JP2972875 B1 JP 2972875B1 JP 10171241 A JP10171241 A JP 10171241A JP 17124198 A JP17124198 A JP 17124198A JP 2972875 B1 JP2972875 B1 JP 2972875B1
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/44Nozzles having means, e.g. a shield, reducing sound radiation in a specified direction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/30Application in turbines
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    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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Abstract

【要約】 【課題】 超音速ジェットを発生する装置から放射され
るスクリーチトーンを効果的に抑制するようにキャビテ
ィトーン発生器を設置した超音速ジェット用騒音軽減装
置を提供する。 【解決手段】 超音速ジェットを噴射するためのノズル
1の内部の出口近傍にキャビティトーン発生器2を設置
して、ノズル1およびキャビティトーン発生器2の断面
形状を共に矩形とし、ノズル1から超音速ジェットを噴
射する際のスクリーチトーンを抑制するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、キャビティトーン
発生器を用いて超音速ジェットの騒音を軽減するように
した、超音速ジェット用騒音軽減装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】超音速ジェット機では、推進力として用
いる超音速ジェットをジェットエンジンにより発生する
ようにしているため、ジェットエンジンに消音機構を設
けない場合には、超音速ジェットの噴射時にジェットエ
ンジンのノズルからスクリーチトーンと呼ばれる強力な
音が発生するおそれがある。このスクリーチトーンは、
空港周辺における騒音レベルの上昇を招くばかりでな
く、機体が強力なスクリーチトーンに被爆した場合に
は、機体の機械的強度の劣化を招くおそれがある。最近
ようやく超音速ジェットの騒音軽減のための研究が行わ
れるようになり、例えばジェットエンジンのノズルの内
部の出口にタブ(小突起物)を設置することによりスク
リーチトーンを抑制する効果があることが知られるよう
になった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のタブを
使用した超音速ジェット用騒音軽減装置では、単に、ノ
ズル出口に設けたタブによって超音速ジェットの流れを
整形することによりスクリーチトーンを抑制しているた
め、十分な騒音低減効果が得られない。そこで、本願発
明者は、この従来技術とは全く異なった原理によってス
クリーチトーンの発生を抑制する装置を構成することを
考えた。
【0004】本発明は、キャビティトーン発生器から発
生するキャビティトーンと超音速ジェットから放射され
るスクリーチトーンとを干渉させることにより、スクリ
ーチトーンの発生を効果的に抑制することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的のため、請求項
1に記載の第1発明は、超音速ジェットを噴射するため
のノズルの内部の出口近傍にキャビティトーン発生器を
設置し、該ノズルから超音速ジェットを噴射する際のス
クリーチトーンを抑制するようにしたことを特徴とす
る。
【0006】請求項2に記載の第2発明は、請求項1記
載の超音速ジェット用騒音軽減装置におけるノズルおよ
びキャビティトーン発生器の断面形状を同一形状とする
ことを特徴とする。
【0007】請求項3に記載の第3発明は、請求項2記
載の超音速ジェット用騒音軽減装置におけるノズルおよ
びキャビティトーン発生器の断面形状を矩形とすること
を特徴とする。
【0008】第1発明においては、超音速ジェットを噴
射するためのノズルの内部の出口近傍にキャビティトー
ン発生器を設置して、ノズルから噴射される超音速ジェ
ットがノズルの出口近傍に設置したキャビティトーン発
生器を通過するようにしたから、キャビティトーン発生
器から発生するキャビティトーンがスクリーチトーンと
干渉することになり、スクリーチトーンの発生が抑制さ
れることになる。すなわち、後述する各種測定結果の比
較からも明らかなように、超音速領域の全域においてキ
ャビティトーンの音圧レベルを消音機構を設けない場合
のスクリーチトーンの音圧レベルよりも低くすることが
できる。したがって、超音速ジェットを発生する装置か
ら放射されるスクリーチトーンを効果的に抑制すること
ができるので、所望の減音効果が得られる。
【0009】第2発明においては、前記ノズルおよびキ
ャビティトーン発生器の断面形状を同一形状としたか
ら、上記所望の減音効果が達成されたことを簡単に確認
することができる。
【0010】第3発明においては、前記ノズルおよびキ
ャビティトーン発生器の断面形状を矩形としたから、上
記所望の減音効果が達成されたことを簡単に確認するこ
とができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。図1(a)は本発明の第1実
施形態の超音速ジェット用騒音軽減装置の構成を示す概
略断面図であり、図1(b)は図1(a)の矢視A図で
ある。本実施形態においては、図1(a)に示すよう
に、超音速ジェットを噴射するための超音速ノズル(以
下、単にノズルという)1の内部の出口近傍の部位にキ
ャビティトーン発生器2を設置している。
【0012】上記ノズル1およびキャビティトーン発生
器2の断面形状は、同一形状とするのが減音効果を確認
する上で有利であるので、本実施形態では図1(b)に
示すように、ノズル1およびキャビティトーン発生器2
の断面形状を共に矩形とするとともに、ノズル1の開口
部1aおよびキャビティトーン発生器2の開口部2a断
面形状を共に矩形としている。この場合、例えば、ノズ
ル1の開口部1aおよびキャビティトーン発生器の開口
部2aを縦2mm×横20mmとし、キャビティトーン
発生器2の深さ(図1(a)の上下方向寸法)を6mm
とし、奥行き寸法(図1(a)の左右方向寸法)を12
mmとする。
【0013】次に、第1実施形態の超音速ジェット用騒
音軽減装置の作用を、ノズル内部にキャビティトーン発
生器を設置しない場合およびノズル外部にキャビティト
ーン発生器を設置した場合と比較しながら説明する。
【0014】図2(a)〜(c)はキャビティトーンC
およびスクリーチトーンSの周波数とジェットの噴射圧
力比Rとの関係を示す特性図である。図2(a)は、ノ
ズル内部にキャビティトーン発生器を設置していない矩
形ノズルから超音速フリージェットを噴射したときに測
定したスクリーチトーンSの周波数fとジェットの噴射
圧力比R(=貯気槽圧/大気圧)との関係を示してい
る。また、図2(b)は、矩形ノズルの外部にキャビテ
ィトーン発生器を設置したときに測定したキャビティト
ーンCの周波数fとジェットの噴射圧力比Rとの関係を
示している。この場合、キャビティトーンCのみが発生
している。
【0015】一方、図2(c)は、本実施形態のように
ノズル内部の出口近傍の部位にキャビティトーン発生器
2を設置した場合に測定したキャビティトーンCおよび
スクリーチトーンSの周波数とジェットの噴射圧力比R
との関係を示している。なお、上記各図中、黒丸印は強
いスクリーチトーンとキャビティトーンの場合を示し、
白丸印は弱いスクリーチトーンとキャビティトーンの場
合を示している。
【0016】図3(a)および(b)はそれぞれ、図2
(b),(c)に対応するキャビティトーンCおよびス
クリーチトーンSの音圧レベル(SPL値)を示す特性
図であり、図中、音圧レベルを白丸印、白四角印、白三
角印で示している。なお、図中の+印は、キャビティト
ーン発生器が無い超音速フリージェットから放射される
スクリーチトーンのSPL値を比較のために示したもの
である。
【0017】これら図3(a),(b)から明らかなよ
うに、矩形ノズルの外部にキャビティトーン発生器を設
置した場合には、R<5の領域でキャビティトーンのS
PL値が超音速フリージェット噴射時のスクリーチトー
ンのSPL値よりも高い値を示している。それに対し、
本実施形態のように矩形ノズルの内部にキャビティトー
ン発生器を設置した場合には、超音速領域の全域におい
て噴射圧力比Rの大小に拘わらず、キャビティトーンの
SPL値が超音速フリージェットの噴射時のスクリーチ
トーンのSPL値よりも低くなっている。特に、R>4
の領域では、スクリーチトーンのSPL値よりも20
(dB)以上も低い値を示しており、顕著な消音効果が
認められた。
【0018】図4(a)および(b)はそれぞれ、図2
(b),(c)に対応する全周波数域に亘る音圧レベル
(OASPL値)の測定結果を示す特性図であり、図
中、キャビティトーン発生器を設置した場合のOASP
L値を白丸印で示している。なお、図中の+印は、キャ
ビティトーン発生器が無い超音速フリージェットから放
射される高レベルの音のOASPL値を比較のために示
したものである。
【0019】これら図4(a),(b)から明らかなよ
うに、超音速フリージェットの噴射時の高レベルの音の
OASPL値と、キャビティトーン発生器を設置した場
合のOASPL値との差は上記図3(a),(b)のS
PL値の場合の差よりも小さくなっているが、OASP
L値の変化の様子は上記SPL値の場合と同一傾向を示
しており、OASPL値についても本実施形態のように
矩形ノズルの内部にキャビティトーン発生器を設置した
場合に最も良好な消音特性が得られた。
【0020】このように、本実施形態の超音速ジェット
用騒音軽減装置は、比較的簡単な構造を有しているにも
拘わらず、例えば超音速ジェット機のジェットエンジン
に適用することにより、超音速ジェットの噴射時にジェ
ットエンジンのノズルから放射される強力なスクリーチ
トーンを効果的に抑制することができる。
【0021】また、本実施形態の超音速ジェット用騒音
軽減装置を現在研究開発中の次世代超音速ジェット機の
推進力として用いられる超音速ジェットエンジンに適用
すれば、この超音速ジェットエンジンから放射される極
めて強力なスクリーチトーンを軽減することができるの
で、次世代超音速ジェット機による空港周辺における騒
音レベルの上昇を効果的に防止するとともに、上記スク
リーチトーンの被爆による機体の機械的強度の劣化を防
止することができる。
【0022】なお、上記実施形態においては、本発明の
超音速ジェット用騒音軽減装置を超音速ジェット機に適
用した場合について説明したが、これに限定されるもの
ではなく、航空宇宙工学、流力音響学(流体力学、音響
学)等の分野において超音速ジェットを用いる各種機器
に適用することが可能である。その場合、超音速ジェッ
トを用いる各種機器の超音速ノズルに上記超音速ジェッ
ト用騒音軽減装置を適用すればよい。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明の超音速ジェ
ット用騒音軽減装置によれば、ノズル外部にキャビティ
トーン発生器を設置する従来例とは異なる原理によっ
て、超音速を発生する装置から放射されるスクリーチト
ーンを効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の第1実施形態の超音速ジェッ
ト用騒音軽減装置の構成を示す概略断面図であり、
(b)は(a)の矢視A図である。
【図2】(a)はキャビティトーン発生器を設置してい
ないノズルから超音速フリージェットを噴射したときの
スクリーチトーンの周波数とジェットの噴射圧力比との
関係を示す特性図であり、(b)はノズルの外部にキャ
ビティトーン発生器を設置したときのキャビティトーン
の周波数とジェットの噴射圧力比との関係を示す特性図
であり、(c)はノズル内部の出口近傍にキャビティト
ーン発生器を設置した本実施形態におけるキャビティト
ーンおよびスクリーチトーンの周波数とジェットの噴射
圧力比との関係を示す特性図である。
【図3】(a),(b)はそれぞれ、図2(b)および
(c)に対応するキャビティトーンおよびスクリーチト
ーンの音圧レベル(SPL値)を示す特性図である。
【図4】(a),(b)はそれぞれ、図2(b)および
(c)に対応する全周波数域に亘る音圧レベル(OAS
PL値)の測定結果を示す特性図である。
【符号の説明】
1 超音速ノズル(ノズル) 1a 開口部 2 キャビティトーン発生器 2a 開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02K 1/40 F02K 1/78 F02K 1/34

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音速ジェットを噴射するためのノズル
    の内部の出口近傍にキャビティトーン発生器を設置し、
    該ノズルから超音速ジェットを噴射する際のスクリーチ
    トーンを抑制するようにしたことを特徴とする超音速ジ
    ェット用騒音軽減装置。
  2. 【請求項2】 前記ノズルおよびキャビティトーン発生
    器の断面形状を同一形状とすることを特徴とする請求項
    1記載の超音速ジェット用騒音軽減装置。
  3. 【請求項3】 前記ノズルおよびキャビティトーン発生
    器の断面形状を矩形とすることを特徴とする請求項2記
    載の超音速ジェット用騒音軽減装置。
JP10171241A 1998-06-18 1998-06-18 超音速ジェット用騒音軽減装置 Expired - Lifetime JP2972875B1 (ja)

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US09/334,259 US6318072B1 (en) 1998-06-18 1999-06-16 Apparatus for reducing noise produced by supersonic jet

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