JP5459317B2 - 騒音低減装置 - Google Patents

Description

この発明は、航空機のジェットエンジンに用いられる騒音低減装置に関するものである。
本願は、２００９年１０月２８日に、日本に出願された特願２００９−２４７７７９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

航空機のジェットエンジンは、空気を取り入れるファンと、このファンが取り入れた空気の一部を取り込んで圧縮する圧縮機と、この圧縮機により生成された圧縮空気と燃料とを混合させて燃焼させる燃焼器と、この燃焼器の燃焼ガスによりファン、および圧縮機を駆動するタービンとが順次配列されている。
圧縮機、燃焼器、およびタービンは、筒状隔壁である主ノズル内に設置され、ファンは、主ノズルの上流側に設置されている。ファンが取り入れた空気の大部分は、主ノズルの外周を覆うケーシングとの間に設けられたバイパス流路を通る。このバイパス流路を通った空気（バイパス流）は、タービンのコア流（ジェット流）の外周を囲むように排出されて、ジェット流と合流する。

このジェット流とバイパス流とが合流する領域が騒音発生源となって騒音が発生する。この騒音を低減させるために、さまざまな技術が開示されている。
例えば、ケーシング（エンジンナセル）のバイパス流路出口周縁部、および主ノズルのジェット流路出口周縁部の形状を鋸状に形成した所謂シェブロンノズルとし、主ノズルの内周面側、および外周面側を流れる流体を効率よく混合させて騒音を低減する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献２には、突起部（シェブロン）を有するジェットエンジンノズルの排気騒音を削減するシステム及び方法が開示されている。特許文献２に開示の方法は、ジェットエンジンによって気体の第１流を発生させ、後部方向に延びる複数の突起部を含む後縁周長を有するノズルを通して第１流を送達させ、加圧された流体の第２流を突起部に近接する第１流に噴射するステップを含む。

特許文献３には、振動ジェットを使用してジェットエンジン排気騒音を低減するための装置が開示されている。

また、主ノズルの周囲にファン部又は圧縮機と連通する複数の配管を敷設し、これら配管の先端部を圧縮空気の一部を噴出するノズルとして構成する技術が開示されている（例えば、非特許文献１参照）。そして、このように構成されたノズルからジェット流とバイパス流との合流部に向けてマイクロジェット噴射させている。これによれば、マイクロジェットによる渦の発生によって、ジェット流とバイパス流とが好適に混合され、さらに騒音を低減することができる。

米国特許第７，２４６，４８１号明細書 特表２０１０−５１８３２３号公報 特開２００５−１９５０１９号公報

Ｂｒｅｎｔｏｎ Ｇｒｅｓｋａ 他４名，Ｔｈｅ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｊｅｔ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｏｎ ａｎ Ｆ４０４ Ｊｅｔ Ｅｎｇｉｎｅ，ＡＩＡＡ２００５−３０４７，１１ｔｈ ＡＩＡＡ／ＣＥＡＳ Ａｅｒｏａｃｏｕｓｔｉｃｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ （２６ｔｈＡＩＡＡ Ａｅｒｏａｃｏｕｓｔｉｃｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ），２３−２５ Ｍａｙ ２００５

しかしながら、上述の特許文献１にあっては、シェブロンノズルによって速度差が生ずるので圧力損失を生じるという課題がある。この課題は特許文献２にあっても同様で、加圧された流体の第２流を突起部に近接する第１流に噴射することでジェットエンジンの排気騒音を削減できたとしても、その適用対象はシェブロンノズルを有するジェットエンジンであるため、圧力損失を生じるという課題は依然として存在する。

特許文献３にあっては、振動流をエンジン排気ガスに向けて流出するために導いてくるチャネルが細径の管で構成されている。このため、細径のチャネル内での圧力損失が大きくなり、効果的にエンジン排気騒音を低減できるだけの振動流を供給することは実際上困難である。また、振動流を導くチャネルには、流れ制御弁や流れ安定装置など、付加的な装置を取り付ける必要がある。このため、装置を構成する部品点数が多くなり、装置の構造が複雑化し、組立作業性が低下する。

また、上述の非特許文献１に記述されているようなマイクロジェットにあっては、圧縮空気を導く配管がジェットエンジンの熱によって膨張し、破損する可能性がある。
さらに、配管の周囲にキャビティ流れが生じ流体騒音が発生、もしくは配管の振動に伴う付加騒音が発生する。
そして、マイクロジェット噴射推力によりノズルの噴射角度が変化し、所定の騒音低減効果が得られない可能性がある。このため、ノズルの噴射角度を所望の角度に維持すべく、ノズルを固定するステーなどが必要となり、この分、主ノズルが大型化すると共に、大型化に伴うナセル損失の増加、付加騒音の発生という問題が生じる。
また、各ノズルを所望の噴射角度に固定するための組み立て作業には高い精度が必要で、所望の騒音低減効果を得ることが難しい。

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ノズルの損傷を防止でき、かつ効率よく騒音を低減できる騒音低減装置を提供するものである。
また、組み立て作業性を向上でき、騒音低減効果を確実に得ることが可能な騒音低減装置を提供するものである。

本発明に係る騒音低減装置は、ジェットエンジンの主ノズルの噴出側周縁に、周方向に等間隔に形成された複数の噴射管を有するマイクロジェットリングを設け、前記ジェットエンジン内の燃焼器より上流側の流路から圧縮空気の一部を取り入れて前記複数の噴射管まで導く供給路を設け、前記複数の噴射管は、前記圧縮空気の一部を、前記主ノズルから噴出されるジェット流に向けて噴射させることを特徴とする。

このように構成することで、従来のように配管のノズルを用いることなく、マイクロジェットリングに形成された複数の噴射管を利用してジェット流とバイパス流との合流部に向けてマイクロジェットを噴射させることができる。このため、配管のノズルを用いる場合と比較して、マイクロジェット噴射部分の剛性を高めることができると共に、マイクロジェット噴射推力により噴射管の噴射角度が変化することがない。よって、主ノズルの小型化を図りつつ、マイクロジェットリングの損傷を防止できると共に、容易に噴射角度を維持することができ、効率よく騒音を低減できる。
また、剛性を高めることができる分、噴射管の直径を大きく設定することができ、圧力損失を低減できる。このため、より効率よくマイクロジェット噴射を行うことができ、効果的に騒音を低減できる。
さらに、マイクロジェット噴射部分に配管を設けない分、外部流のキャビティを防止でき、付加騒音の発生を抑制できる。
そして、マイクロジェットリングを主ノズルの噴出側周縁に取り付けるだけでマイクロジェット噴射を実現することができる。このため、組み立て作業性を向上させることが可能になる。

本発明に係る騒音低減装置は、前記マイクロジェットリングを前記ジェット流の上流側から下流側に向かうに従って縮径するように形成すると共に、前記マイクロジェットリングの吐出側周縁に、このマイクロジェットリングの内周面が先端に向かうに従って拡径するように弧状面部を全周に亘って形成したことを特徴とする。

このように構成することで、マイクロジェットリングの弧状面部の開始位置、つまり、弧状面部の上流側端を主ノズルのスロート（主ノズルの内径が最も縮小した点）に設定することが可能になる。このため、ジェット流のスロート通過直後にマイクロジェット噴射を行うことができる。
ここで、スロート通過前にマイクロジェット噴射を行おうとすると、主ノズル内の圧力が高すぎるので、マイクロジェット噴射の流量を確保するのが困難になる。更に、マイクロジェットによる流量をスロート通過前に与えると、スロート部で計算されるエンジンの設定流量を変えてしまう。このため、本発明によれば、効率のよい位置にマイクロジェット噴射を行うことが可能になり、さらに効率よく騒音を低減することができる。

本発明に係る騒音低減装置は、前記複数の噴射管の少なくとも噴出口側近傍が前記主ノズルの軸方向に対して鋭角をなすように、下流方向に向けて形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、少なくともマイクロジェットリングの噴出口側近傍の肉厚を、先端に向かうに従って薄肉形状にすることが可能になる。このため、ジェットエンジンのナセル抵抗が低減でき、ジェットエンジンの空力性能を高めることが可能になる。

本発明に係る騒音低減装置は、前記マイクロジェットリングと前記流路との間に、これらマイクロジェットリングと流路とを連通するチャンバを設けたことを特徴とする。
このように構成することで、流路からマイクロジェットリングに至る間を通る圧縮空気の流路スペースを大きく確保することができる。このため、圧力損失を低減することができ、より効率よく各噴射管からマイクロジェットを噴射させることが可能になる。
さらに、チャンバを設けることによって、このチャンバに対応する部分の主ノズルの外表面を滑らかに形成することができる。このため、キャビティ流れをより確実に防止し、かつジェットエンジンのナセル抵抗を低減することができる。

本発明によれば、従来のように配管のノズルを用いることなく、マイクロジェットリングに形成された複数の噴射管を利用してジェット流とバイパス流との合流部に向けてマイクロジェットを噴射させることができる。このため、配管のノズルを用いる場合と比較して、マイクロジェット噴射部分の剛性を高めることができると共に、マイクロジェット噴射推力により噴射管の噴射角度が変化することがない。よって、主ノズルの小型化を図りつつ、マイクロジェットリングの損傷を防止できると共に、容易に噴射角度を維持することができ、効率よく騒音を低減できる。
また、剛性を高めることができる分、噴射管の直径を大きく設定することができ、圧力損失を低減できる。このため、より効率よくマイクロジェット噴射を行うことができ、効果的に騒音を低減できる。
さらに、マイクロジェット噴射部分に配管を設けない分、この部分のキャビティ流れを防止でき、付加騒音の発生を抑制できる。
そして、マイクロジェットリングを主ノズルの噴出側周縁に取り付けるだけでマイクロジェット噴射を実現することができる。このため、各ノズルを所望の噴射角度に固定するための組み立て作業が不要となり、組み立て作業性を向上させることができる。

本発明の実施形態におけるジェットエンジンの概略構成を示す、模式断面図である。 本発明の実施形態における騒音低減装置の斜視図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図３のＢ部拡大図である。 本発明の実施形態におけるジェット流、および空気の流れを示す説明図である。 本発明の騒音低減装置が備えるチャンバによる圧力損失低減の効果を検証した結果を示す図である。 本発明の騒音低減装置の他の実施形態を示す概略断面図である。 本発明の騒音低減装置の他の実施形態を示す概略断面図である。

（ジェットエンジン）
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る騒音低減装置１が適用されたジェットエンジン１００の概略構成を示す、模式断面図である。
図１に示すように、ジェットエンジン１００は、筒状のケーシング２と、ケーシング２の噴出側周縁（後縁）２ａから一部が突出して内挿される筒状隔壁３と、ケーシング２内に上流側から下流側へ中心軸線Ｃ１に沿って順次配列された、ファン部１１、圧縮機４、燃焼器１２、およびタービン１３とを備える。また、ジェットエンジン１００の、筒状隔壁３の噴出側（図１における右側）には、騒音低減装置１が設けられている。
筒状隔壁３内は、高速のジェット流Ｘが流れる流路５とされる。筒状隔壁３とケーシング２との間は、低速のバイパス流Ｙが流れる流路６とされる。

ジェットエンジン１００のケーシング２、および筒状隔壁３は、ジェットエンジン１００の外形を形作るエンジンナセルとしての機能を有している。ケーシング２は、筒状隔壁３の外周を一部覆っている。
ケーシング２の上流側の開口は、空気Ａを取り入れる空気取入口２Ａとして機能する一方、ケーシング２の下流側の開口は、バイパス流Ｙを排出するバイパス流排出口２Ｂとして機能している。

バイパス流Ｙは、空気取入口２Ａから取り入れられた空気Ａのうち、圧縮機４に取り込まれなかった空気Ａであって、筒状隔壁３とケーシング２との間に流れる低速の流体である。ジェット流Ｘは、タービン１３から排気されて筒状隔壁３内を流れる流体であって、バイパス流Ｙよりも高速の流体である。ケーシング２の外側には、この外周面に沿って外気流Ｚが流れる。すなわち、外気流Ｚは、バイパス流Ｙの外側を流れる低速の流体である。

筒状隔壁３は、ケーシング２に対して中心軸線Ｃ１方向に沿ってやや下流側にずれて配されており、ジェット流Ｘが流れる流路５とバイパス流Ｙが流れる流路６とを仕切っている。
ケーシング２内の上流側端部近傍であって筒状隔壁３の上流には、ファン１１ａが設置されている。ファン１１ａは、外部から空気Ａを取り入れる。
ファン１１ａよりも下流側であって筒状隔壁３内には、圧縮機４が設置されている。圧縮機４は、ファン１１ａが取り入れた空気Ａの一部を取り込んで圧縮する。

圧縮機４よりも下流側であって筒状隔壁３内には、燃焼器１２が設置されている。燃焼器１２は、圧縮機４が圧縮した空気Ａに燃料を混合して燃焼させ、燃焼ガスを排出する。
燃焼器１２よりも下流側であって筒状隔壁３内には、タービン１３が配置されている。タービン１３は、燃焼器１２が排出する燃焼ガスによって、ファン１１ａ、および圧縮機４を駆動する。

このように構成されたジェットエンジン１００のケーシング２、および筒状隔壁３は、ジェット流Ｘ、およびバイパス流Ｙの下流側に延びるパイロン８を介して図示しない航空機の翼に吊設されている。
パイロン８は、ケーシング２、および筒状隔壁の中心軸線Ｃ１と直交する方向に延在する部材であって、ケーシング２よりも下流側に延びる突出部８Ａを有している。

筒状隔壁３はジェット流Ｘを排出する主ノズルとして機能しており、この筒状隔壁３の噴出側周縁（後縁）３Ａに、騒音低減装置１の一部を構成するマイクロジェットリング１６が設けられている。すなわち、このマイクロジェットリング１６の下流側開口がジェット流Ｘを排出するジェット流排出口１６Ａとして機能している。

（騒音低減装置）
図２は、騒音低減装置１の斜視図、図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４は、図３のＢ部拡大図である。
図１〜図４に示すように、騒音低減装置１は、筒状隔壁３の噴出側周縁３Ａに設けられたマイクロジェットリング１６と、マイクロジェットリング１６の上流側（図１、図２における左側）であって筒状隔壁３の外周部に設けられたチャンバ１７とを有している。

チャンバ１７は、ステンレス（例えば、ＳＵＳ３２１）やインコネル等で形成され、筒状隔壁３の内周部の一部を構成する円筒状の内周壁部１８を有している。
すなわち、内周壁部１８は、噴出側（下流側）に向かうにしたがって縮径された側面視略円錐台状に形成されており、筒状隔壁３の内周面と面一になっている。
内周壁部１８の上流側周縁には、外フランジ部１８ａが一体成形されている。この外フランジ部１８ａは、内周壁部１８を筒状隔壁３に固定するための部材で、複数のボルト孔（不図示）が周方向に等間隔に形成されている。一方、筒状側壁３のボルト孔に対応する位置には、雌ネジ部が刻設されており、ここに内周壁部１８側から不図示のボルトを螺入することによって、内周壁部１８を筒状隔壁３に締結固定できる。

外フランジ部１８ａには、不図示のボルト孔を避ける位置に空気取入口１９が周方向に等間隔で複数形成されている。
この空気取入口１９は、筒状隔壁３に設けられている供給路２０を介して燃焼器１２よりも上流側の流路５に接続されている。供給路２０は、この一端が不図示の継手を介して外フランジ部１８ａの空気取入口１９に接続されている。これにより、ファン１１ａ又は圧縮機４が圧縮した空気Ａの一部がチャンバ１７に取り込まれる。また、供給路２０の途中には、バルブ２１が設けられている。
なお、供給路２０としては、例えば、テフロン（登録商標）チューブ等が用いられる。
テフロン（登録商標）チューブを用いることにより、組み付け作業性を向上できると共に、配管損失を低減することが可能になる。

内周壁部１８の外周側には、内周壁部１８を覆うように円筒状の外周壁部２２が設けられている。外周壁部２２は、内周壁部１８の延在方向に沿うように側面視略円錐台状に形成され、筒状隔壁３の外周部の一部を構成している。すなわち、外周壁部２２の外周面の上流側端部の外径は、筒状隔壁３の外周面の下流側端部の外径と一致している（図１参照）。
外周壁部２２の上流側周縁部は、内周壁部１８の外フランジ部１８ａに機械加工、又は溶接により固定されている。このように固定された外周壁部２２と内周壁部１８とで取り囲まれる空間Ｋに、ファン１１ａ又は圧縮機４が圧縮した空気Ａの一部が取り込まれる。

チャンバ１７の下流側、つまり、筒状隔壁３の噴出側であって、内周壁部１８と外周壁部２２とで形成される開口部１７Ａには、マイクロジェットリング１６が印籠嵌合されている。
マイクロジェットリング１６は、チャンバ１７と同様にステンレス（例えば、ＳＵＳ３２１）やインコネル等で略円環状に形成される。マイクロジェットリング１６は、下流側に向かうに従って先細りとなるように形成されている。

すなわち、マイクロジェットリング１６の内周面１６ａは、チャンバ１７の内周面と面一となるように、かつチャンバ１７の内周面に沿うように、下流側に向かうに従って縮径するように形成されている。一方、マイクロジェットリング１６の外周面１６ｂは、下流側に向かうに従って径方向内側に向かって湾曲するように形成されている。この外周面１６ｂは、チャンバ１７の外周壁部２２と面一になっている。このため、マイクロジェットリング１６は、この基端側が肉厚になっている一方、先端側に向かうに従って薄肉になっている。

マイクロジェットリング１６の基端には、軸方向平面視略円環状の差込部２３が一体成形されている。この差込部２３がチャンバ１７の開口部１７Ａに印籠嵌合されている。差込部２３の内周面、および外周面には、それぞれＯリング溝２４ａ，２４ｂが形成されている。これらＯリング溝２４ａ，２４ｂには、チャンバ１７とマイクロジェットリング１６との接続部のシール性を高めるためのＯリング２５がそれぞれ装着されている。
Ｏリング２５としては、ゴム、フッ素系、およびテフロン（登録商標）系等、耐熱温度が約４００℃程度あるものを用いることが望ましい。

マイクロジェットリング１６には、軸方向に貫通する複数の噴射管２６が周方向に等間隔で形成されている。噴射管２６は、チャンバ１７に取り込まれた空気Ａをジェット流排出口１６Ａから排出されるジェット流Ｘに向かって噴射する。噴射管２６は、差込部２３からマイクロジェットリング１６の軸方向略中央よりも前方に至る間であって、内周面１６ａの延長方向に沿うように形成された第一管２６ａと、第一管２６ａの先端からマイクロジェットリング１６の先端に向かって形成された第二管２６ｂとで構成されている。

第二管２６ｂの傾斜角度θは、第一管２６ａよりも急傾斜に設定されている。より具体的には、第二管２６ｂの傾斜角度θは、中心軸線Ｃ１に対し３０〜４５度に設定されている（図４参照）。このように設定することにより、チャンバ１７に取り込まれた空気Ａをジェット流排出口１６Ａから排出されるジェット流Ｘに確実に噴射させつつ、マイクロジェットリング１６の外周面１６ｂの傾斜勾配を緩やかにすることができる。
マイクロジェットリング１６に複数の噴射管２６が周方向に等間隔で形成されていることから、各噴射管２６から噴射された空気Ａはマイクロジェットとなってジェット流Ｘに向かって噴射される。

ここで、図４に詳示するように、マイクロジェットリング１６の先端には、断面略円弧状の弧状面部２７が形成されている。この弧状面部２７が形成されることにより、マイクロジェットリング１６の先端であって内周面１６ａ側は、弧状面部２７の開始点Ｐから噴出側（図４における右側）に向かって拡径するように形成された状態になる。
すなわち、マイクロジェットリング１６の内周面１６ａが噴出側に向かうに従って縮径されている。このため、弧状面部２７の開始点Ｐが最も縮径されたスロートＳＰに設定される。

（作用）
次に、ジェットエンジン１００、および騒音低減装置１の作用について説明する。
図１に示すように、航空機の離陸時には、まず、ファン１１ａを回転させて空気取入口２Ａから空気Ａを取り入れる。この空気Ａの一部は、圧縮機４により圧縮され、燃焼器１２にて燃料と混合されて燃焼される。
タービン１３では、燃焼器１２から排出された燃焼ガスによってファン１１ａ、および圧縮機４の駆動力が発生する。以降は、タービン１３によって発生した駆動力によって、ファン１１ａが回転して空気Ａが取り込まれていく。

このような動作によって、筒状隔壁３内の流路５にジェット流が流れ、ジェット流排出口１６Ａから排出される。また、筒状隔壁３とケーシング２との間の流路６にバイパス流Ｙが流れ、バイパス流排出口２Ｂから排出される。その結果、推進力が得られて航空機が離陸する。
このとき、バルブ２１を開いてファン１１ａ又は圧縮機４で圧縮された空気Ａの一部をチャンバ１７内に取り込む。そして、チャンバ１７内の空気Ａが所定の圧力まで高まると、この空気Ａがマイクロジェットリング１６の噴射管２６を介してジェット流Ｘに向かってマイクロジェット噴射される。

図５は、マイクロジェット噴射を行っている際のジェット流Ｘ、および空気Ａの流れを示す説明図である。
図５において、ジェット流ＸはスロートＳＰよりも上流側が圧力の高い領域となる。一方、スロートＳＰよりも下流側が上流側と比較して圧力の低い領域となる。したがって、マイクロジェット噴射は、圧力の低い領域に向けて噴射される事になるので、チャンバ１７内の圧力を必要以上に高めることなく、十分な流量を確保できる。そして、スロートＳＰの直後、つまり、スロートＳＰから軸方向に対して鋭角をなすように、下流方向に向けてスムーズにマイクロジェット噴射が行われる。

ここで、チャンバ１７内で空気Ａを所定の圧力まで高めることになるので、チャンバ１７と、このチャンバ１７と燃焼器１２よりも上流側の流路５とを接続する供給路２０との圧力差を小さくすることができる。このため、供給路２０内での空気Ａの圧力損失を低減できると共に、圧力損失が生じる経路をマイクロジェットリング１６の噴射管２６のみにほぼ限定することができる。
また、ジェットエンジン１００を駆動させると各部品の温度が上昇するが、従来の配管を用いたノズルと比較してマイクロジェットリング１６の熱膨張量を小さく抑えることができる。このため、マイクロジェットリング１６に形成された噴射管２６の直径の変化量も従来と比較して小さく、噴射管２６を介して噴射される空気Ａの流量が低減しにくい。

マイクロジェット噴射された空気Ａは、排出されたジェット流Ｘとバイパス流Ｙとが合流する領域に到達して両者を好適に混合させる。これにより、ジェット流Ｘとバイパス流Ｙとの合流によって生じる騒音が低減される。
ここで、マイクロジェットリング１６に形成されている噴射管２６の個数を、以下の式に基づいて設定することにより、より効率よく騒音を低減することができる。

すなわち、噴射管２６の直径をｄとし、マイクロジェットリング１６のスロートＳＰでの直径、つまり、ジェット流Ｘの噴射ノズルの直径をＤとし、噴射管２６の個数をｎとし、設計指数をσとしたとき、
噴射管２６の個数ｎは、
σ＝ｄ／（πＤ／ｎ） ・・・（１）
０．１１≦σ≦０．１６・・・（２）
を満たすように設定される。
なお、設計指数σは、マイクロジェットリング１６のジェット流排出口１６Ａの円周において、噴射管２６の占める割合である。設計指数σを式（２）を満たすように設定することにより、騒音を効率よく低減することが可能になる知見が得られている。

（効果）
上述の実施形態によれば、従来のように配管のノズルを用いることなく、マイクロジェットリング１６に形成された複数の噴射管２６を利用してジェット流とバイパス流との合流部に向けてマイクロジェットを噴射させることができる。このため、配管のノズルを用いる場合と比較して、マイクロジェット噴射部分の剛性を高めることができる。剛性を高めることができる分、噴射管２６の直径を大きく設定することができ、圧力損失を低減できる。よって、マイクロジェットリング１６の損傷を防止し、かつ効率よくマイクロジェット噴射させることにより効率よく騒音を低減できる。

また、マイクロジェットリング１６に噴射管２６を形成しているので、マイクロジェット噴射推力により、噴射管２６の噴射角度が変化することがない。このため、噴射角度を維持すべく、別途補強する必要がないので、マイクロジェットリング１６の小型化を図ることができる。この結果、筒状隔壁３の小型化を図ることも可能になる。
さらに、従来の配管に代わってマイクロジェットリング１６を用いているので、配管によるキャビティ流れを防止でき、付加騒音の発生を抑制できる。

そして、マイクロジェットリング１６に複数の噴射管２６を周方向に等間隔で形成するだけで、マイクロジェット噴射口の位置が変化することがない。このため、マイクロジェット噴射の剥離を防止して効率よく騒音を低減できる。
しかも、マイクロジェットリング１６に差込部２３を一体成形し、この差込部２３をチャンバ１７の開口部１７Ａに印籠嵌合させるだけでマイクロジェットリング１６の組み付けを完了させることができる。このため、ジェットエンジン１００の組み立て作業性を向上させることが可能になる。

また、マイクロジェットリング１６を側面視略円錐台状に形成すると共に、マイクロジェットリング１６の先端に弧状面部２７を形成している。このため、弧状面部２７の開始点ＰをスロートＳＰに設定し、このスロートＳＰからジェット流に向かってマイクロジェット噴射させることができる。よって、効率よくマイクロジェット噴射を行うことが可能になり、さらに効率よく騒音を低減することができる。

さらに、マイクロジェットリング１６に形成されている噴射管２６を第一管２６ａと第二管２６ｂとで構成し、この第二管２６ｂの傾斜角度θを第一管２６ａの傾斜角度よりも大きく設定している。このため、マイクロジェットリング１６の外周面１６ｂの傾斜勾配を緩やかにすることができ、ジェットエンジン１００のナセル抵抗を低減できる。この結果、ジェットエンジン１００の空力性能を高めることが可能になる。

また、マイクロジェットリング１６と燃焼器１２よりも上流側の流路５との間に、これらマイクロジェットリング１６と流路５とを連通するチャンバ１７を設けたので、チャンバ１７と、このチャンバ１７と前記流路５とを接続する供給路２０との圧力差を小さくでき、供給路２０内での空気Ａの圧力損失を低減できると共に、圧力損失が生じる経路をマイクロジェットリング１６の噴射管２６のみにほぼ限定することができる。このため、圧力損失が小さくなる分、噴射管２６から効率よくマイクロジェット噴射を行うことができ、より効率よく騒音を低減することが可能になる。

本実施の形態に係る騒音低減装置１について、これらマイクロジェットリング１６と流路５とを連通するチャンバ１７を設けたことによる圧力損失低減の効果を検証した結果を図６に示す。図６に示す検証結果は、燃焼器１２よりも上流側の流路５から、チャンバ１７を経てマイクロジェットリング１６の噴射管２６に至る個所を抜き出し、その軸方向位置における全圧損失係数（％）を図示している。図６において、横軸は軸方向位置を表わし、縦軸は全圧損失係数（％）を表わす。
図６に示す検証は、以下の条件を用い、各々の軸方向位置における全圧損失係数を数値解析することで行なった。
流路５の内径：Φ５ｍｍ、３２本
マイクロジェット出口面積：噴射管内径Φ３．１５（ｍｍ）×ｓｑｒｔ（３２本／２０本）＝Φ３．５２ｍｍ

図６に示すように、全圧損失係数は、チャンバ１７と噴射管２６の接続位置、すなわち軸方向位置が０．１（ｍ）である個所において急激に増加している。これは、断面積が大きいチャンバ１７に比して、噴射管２６は断面積が小さいため、全圧損失が増加したためであると考えられる。しかし、噴射管２６は断面積が小さいため、図６に示すように全圧損失が急激に増加したとしても、噴射管出口２６における全圧損失の増加は１０％から２０％程度に留まる。
ここで、図６に破線で示すようにチャンバ１７が設けられていない場合、図６に示す軸方向位置０．１（ｍ）の位置における全圧損失の増加と同様に、流路５とチャンバ１７の接続位置である軸方向位置―０．１８（ｍ）の位置から全圧損失が急激に増加する。軸方向位置―０．１８（ｍ）の位置から、軸方向位置０．１（ｍ）の位置と同様に全圧損失が増加すると、噴射管２６の出口における全圧損失は５０（％）を超えることが明らかである。

図６に示す結果から明らかなように、チャンバ１７が存在することは、航空機用エンジンにおいて、現実的にマイクロジェット噴射を行なうために無くてはならない機構である。これは、チャンバ１７が存在することにより、全圧損失をチャンバ部体積に応じて抑制することができるためである。
このように、本実施の形態に係る騒音低減装置においては、チャンバ１７が備えられているため、マイクロジェットを噴射するためのエンジンからの抽気圧力の損失を大きく低減させ、コンプレッサからの多大な抽気を必要としないという効果が得られる。

さらに、チャンバ１７に対応する部位に空気Ａをマイクロジェットリング１６に引き込むための配管を敷設する必要がなくなる。すなわち、筒状隔壁３の外周面全体を滑らかに形成することができる。このため、チャンバ１７上を流れる流体（空気Ａ）のキャビティ流れを防止できると共に、ジェットエンジン１００のナセル抵抗をさらに低減できる。よって、バイパス流Ｙが筒状隔壁３の外表面を流れる際の流体騒音の発生を抑制することが可能になる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、マイクロジェットリング１６の基端に差込部２３を一体成形し、この差込部２３の内周面と外周面とにそれぞれＯリング２５を装着してチャンバ１７の開口部１７Ａに印籠嵌合する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、以下の図７に示す構成により、マイクロジェットリング１６とチャンバ１７とを接続してもよい。

図７は、騒音低減装置１の他の実施形態を示す概略断面図である。なお、以下の説明において、上述した実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明を省略する。
図７に示すように、チャンバ１７の内周壁部１８、および外周壁部２２には、開口部１７Ａ側にそれぞれ段差により薄肉形成された段差面２８，２９が形成されている。一方、マイクロジェットリング１６に一体成形されている差込部２３は、段差面２８，２９に対応するように形成され、この段差面２８，２９に嵌合可能になっている。

また、内周壁部１８の段差面２８には、厚さ方向に沿って雌ネジ部３２が刻設されている。一方、外周壁部２２の段差面２９、および、差込部２３の雌ネジ部３２に対応する箇所には、厚さ方向に貫通するボルト孔３３，３４が形成されている。これらボルト孔３３，３４に不図示のボルトを挿通し、内周壁部１８の雌ネジ部３２に螺入することによって、チャンバ１７とマイクロジェットリング１６とを接続することができる。

さらに、差込部２３には、内周面と外周面とにＯリング溝２４ａ，２４ｂが形成されていない。そして、差込部２３と内周壁部１８の段差部２８ａとの間に、メタル系のシール部材３１が装着されている。一方、差込部２３と外周壁部２２の段差部２９ａとの間に、Ｏリング２５が装着されている。これらシール部材３１とＯリング２５とにより、チャンバ１７とマイクロジェットリング１６との接続部のシール性を高めることができる。
なお、シール部材３１を耐熱合金を用いたメタルシールとすることにより、シール部材３１の耐熱温度を約８００℃程度に設定することが可能になる。シール部材３１としては、Ｃリング、Ｅリング、およびＵリング等を用いることが可能である。

また、上述の実施形態では、マイクロジェットリング１６とチャンバ１７とを分割構成した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、以下の図８に示すように、マイクロジェットリング１６とチャンバ１７の内周壁部１８とを一体成形してもよい。

図８は、騒音低減装置１の他の実施形態を示す概略断面図である。
図８に示すように、チャンバ１７の内周壁部１８の下流側端（図８における右側端）には、マイクロジェットリング１６の内周面１６ａ側が一体成形されている。これにより、マイクロジェットリング１６と、チャンバ１７の内周壁部１８、および外フランジ部１８ａとによって凹部３５が全周に亘って形成される。この凹部３５をチャンバ１７の外周壁部２２によって閉塞する。

マイクロジェットリング１６の外周面１６ｂには、外周壁部２２の先端に対応する部位に、外周壁部２２の先端を受け入れ可能な凹部３６が全周に亘って形成されている。そして、外周壁部２２の先端とマイクロジェット１６の外周面１６ｂとを溶接等により固定すると共に、外周壁部２２と内周壁部１８の外フランジ部１８ａと溶接等により固定する。
これにより、マイクロジェットリング１６とチャンバ１７との接合部のシール性を確保することができる。

また、上述の実施形態では、燃焼器１２よりも上流側の流路５とマイクロジェットリング１６との間に、チャンバ１７を設けた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、チャンバ１７に代えて供給路２０の一端をマイクロジェットリング１６まで延設してもよい。この場合、供給路２０の一端とマイクロジェットリング１６とを継手等を介して接続する。

さらに、上述の実施形態では、マイクロジェットリング１６を略円環状に形成した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、マイクロジェットリング１６を周方向に分割してもよい。
この場合、マイクロジェットリング１６を分割することにより形成される各リング片（不図示）の合わせ面に、シール部材等を用いて気密性を確保する。また、各リング片に、それぞれ噴射管２６を形成してもよいし、各リング片の合わせ面に溝を形成し、この溝を重ね合わせることで噴射管２６を構成するようにしてもよい。

本発明に係る騒音低減装置は、ノズルの損傷を防止でき、かつ効率よく騒音を低減できる。
また、本発明に係る騒音低減装置によれば、組み立て作業性を向上でき、騒音低減効果を確実に得ることが可能である。

１ 騒音低減装置
２ ケーシング
３ 筒状隔壁（主ノズル）
３Ａ 噴出側周縁
４ 圧縮機
５ 流路
１２ 燃焼器
１６ マイクロジェットリング
１６Ａ ジェット流排出口
１７ チャンバ
２０ 供給路
２６ 噴射管
２６ａ 第一管
２６ｂ 第二管
２７ 弧状面部
１００ ジェットエンジン
Ａ 空気
Ｘ ジェット流

Claims (3)

1. ジェットエンジンの主ノズルの噴出側周縁に、周方向に等間隔に形成された複数の噴射管を有するマイクロジェットリングを設け、
   前記ジェットエンジン内の燃焼器より上流側の流路から圧縮空気の一部を取り入れて前記複数の噴射管まで導く供給路を設け、
   前記複数の噴射管は、前記圧縮空気の一部を、前記主ノズルから噴出されるジェット流に向けて噴射させる騒音低減装置において、
   前記マイクロジェットリングを前記ジェット流の上流側から下流側に向かうに従って縮径するように形成すると共に、
   前記マイクロジェットリングの吐出側周縁に、このマイクロジェットリングの内周面が先端に向かうに従って拡径するように弧状面部を全周に亘って形成した騒音低減装置。
2. 前記複数の噴射管の少なくとも噴出口側近傍が前記主ノズルの軸方向に対して鋭角をなすように、下流方向に向けて形成されている請求項１に記載の騒音低減装置。
3. 前記マイクロジェットリングと前記流路との間に、これらマイクロジェットリングと流路とを連通するチャンバを設けた請求項１又は請求項２に記載の騒音低減装置。

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