JPH01502973A - 航空機キャビンの騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプロペラやファンで駆動される航空機内のキャビンの騒音を制御する装 置に係る。

騒音を減らすための幾つかの提案が、Ｆ、　Ｂ、　ＨｅｔｚｇｅｒによりＡｕｔ ｏｍｏｔｉｖｅ　Ｅｎｏｉｎｅｅｒｉｎｏ、　１９８１．　ｖｏｌ　２．　Ｎｏ 、１．　Ｐａｏｅ　５にｒｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ　ｆｏｒ　ｒｅｄｕｃｉｎｇｐ ｒｏｐｅｌｌｅｒ　ａｉｒｃｒａｆｔ　ｃａｂｉｎ　ｎｏｉｓｅＪの題目で糎括 されている。特にシンクロフェーシングを、マルチエンジン輸送機の３１１ルベ ルを減少させる目的の用途が概括されている。シンクロフェーシングは１つ以上 のプロペラの自動制御を、基準プロペラの関係においてプロペラの周辺のブレー ド位置間の固定位置関係に提供することで実行するものである。プロペラ間の正 確な位相（フェース）関係を維持することにより、非同期プロペラのうるさい唸 り特性が避けられる。キャビンの騒音レベルはこの位相関係の注意深い調節によ って減少させることが可能である。

巡航速度０．６Ｍ〜０．８Ｍ間で動作する大ぎな非ダクトファン航空エンジンに 対して、幾つかの提案がなされている。そのようなエンジンは航空機の胴体の後 部に設置され、提案されている多数の設計は２重反転前方および後方ファンであ る。後部ファンは前方ファンの残留渦巻を減少させエンジンの全体効率を改善す る。そのようなエンジンの使用から生ずるキャビンの騒音は大きな問題になり易 い。

を用いる航空機のキャビン騒音制御の改善形を提供する。

本発明によると、プロペラまたはファンで駆動される航空機用のキャビンの騒音 の制御装置であって、航空機の基準プロペラまたはファンと航空機の他のプロペ ラまたはファンの１つ、幾つかまたは総てのものとの間の位相関係をフライトの 間において変化するためのシンクロフエーザを含み、位相関係が、キャビンの内 部に位置する複数の変換器からの信号を受信し且つ分析するために接続された信 号プロセッサからの出力に応答して変化させるものである。

変換器はマイクロホンであり得、その場合信号プロセッサは、周囲の騒音の波に 対して反位相の音波を発生する能動的騒音制御装置の部分を形成する。そのよう なシステムは、例えば英国特許第２１４９６１４号で請求のようなものである。

このシステムは閉鎖された空間内の騒音を減少する装置で、そこでは外部ソース により発生される騒音は基本周波数ｆｏとその高調波の組を有する。ｆｏの値が 監視されて信号プロセッサに伝送され、閉鎖室内の音圧が複数のマイクロホンに より監視され且つまたプロセッサに送られる。プロセッサは複数の拡声器に信号 を出力し、これらの信号は入力信号に対して反位相であり、従って閉鎖室の音圧 レベルを最小にする。

変更として例えば、キャビン内に音を放射する航空機の振動部上に変換器を設は 得る。そのような加速度計に接続した信号ムの部分を形成する。マイクロホンお よび加速度計はこのようにして相互に組合わせて用いられる。

多重シャフトエンジンを持つ航空機では、位相変化手段が、１つのシャフト上の 基準プロペラまたはファンと同じエンジンの他のシャフト上のプロペラ、または ファンとの間の位相関係を変化するように配列される。

本発明の具体例が添付図面と共に次に述べられよう。

第１図は本発明による航空機キャビン騒音制御装置の概略図、第２図は第１図の 装置のコンピュータシミュレーションのブロック図、第３図から第５図は、第２ 図のシミュレーションの結果を示すグラフ、第６図は欲動的騒音制御を備えたま たは備えないシステムの誤差関数のラフである。

１」Ｌｌ 第１図に示す航空機キャビン１　（その一部のみを表わす）は、４つのマイクロ ホン２，３，４．５と、キャビンの騒音制御シロホン２，３，４．５からの出力 は、増幅器１２．１３．１４．１５を介してそれぞれデジタル信号プロセッサ１ １に送られる。基本周波数ｆｏで基準信号１８が速度計（不図示）を介してプロ セッサ１１に送られる。プロセッサ１１は記憶装置（不図示）に適応アルゴリズ ムを所有する。適応アルゴリズムは英国特許第２１４９６１４号に記載されてお り、マイクロホン出力の２乗の和を最小にするように操作する。基準プロへ５１ ０と信号プロセッサ１１からの制御入力を持つシンクロフエーザ８によりＶ］御 されるシンクロフェーストブロベラ９との間のシンクロフェース角度を調整すべ く、上記特許のプロセッサで用いられていると同様の誤差関数が使用される。そ れでそのシンクロフェース角度が、飛行条件の範囲にわたりキャビン内の騒音を 最小にすべくフライトの間中、動的に変化される。キャビンの騒音を最小にする ため、次のアルゴリズムがシンクロフェース角度を調整するために用いられる。

１番目の誤差センサからのサンプル出力ｅ　、　（ｒｔ）は、基準プロペラによ る出力ｄ　、　（ｎ）とそのシンクロフェース角度θ、が制御されている別のＭ 個のスレーブプロペラからの出力との線形結合である。Ｍ個のスレーブプロペラ によるサンプル出力は、実効ソース強度Ｓ、（ｎ）のコンボリューションでであ る。ここで 八−任意の基準振幅であり、 ωｏ＝２πＸ（プレードパッセージ周波数）×（サンプルタイム） ｎ−サンプル数 である。

実効フィルタは係数Ｃｊ、ｊを有するので、全体の誤差Ｅは次のように定義され る。

それで１つのシンクロフェース角度についてＥの変化の割合は、 ｋ＝π／２ω０であるので これは５Ｉ（ｎ）と前に測定しであるフィルタ係数の値から計算され、それで となる。

さらにシンクロフェース角度とサンプル毎にこの傾斜の瞬間的推定を調整して、 となる。ここでαは収斂係数である。

装置のコンピュータシミュレーションのブロック図を第２間に示す。このシミュ レーションは、基準プＬ１ベラとシンクロッニーストプロペラの入力の他に４つ のマイクロホン、および２つの拡声器を想定している。ｃｏｓ　（ｎπ／２）の 形の基準信号ｘ　（ｎ）がフィルタ４０．４１でフィルタされるが、該フィルタ は、２つの拡声器から二次ソースの寄与ｙ１（ｎ）とＶ２（ｎ）を発生すべくデ ジタル信号プロセッサ１１によって適応的に調整される。フィルタ３２〜３９は 、キャビンの音響効果をモデル化する遅延装置や積分器として用いられる。基準 プロペラ寄与とＩシンクロフェースドブロベラ寄与は、フィルタ２０〜２７によ って同様にフィルタされる。フィルタ４２はシンクロフェーザの作用を表わし、 且つデジタル信号プロセッサ１１の作用によって適応的に決定される１つのプロ ペラからの入力中に位相の変化を導入する。誤差項は次に加算器２８〜３１によ って計算される。コンピュータシミュレーションの実際の収斂挙動は、現実の航 空機のそれとは異なるだろう。それはシンクロフェース角度を変化させる中での 時間遅延評価の不確実性によるものである。シミュレーションの結果（第３．４ ．５図）は、シンクロフェースプロペラと結合した能動的騒音制御システムが安 定していることを示す。第３図から見られるように、４つのマイクロホンからの 出力の２乗の和である全体の誤差は、π／２とπの間である定常的シンクロフェ ース角度に達する間に最小に収斂する（第５図）。

第４図は、第３図と第５図のような同様なシミュレーション流れの間の２つの二 次ソースを導くフィルタ係数の対応変化を示す。

上述のシミュレーションは、基本的なプレードパッセージ周波数でのマイクロホ ン出力の２乗の和を含む誤差関数を用いる。しかるにｊの周波数の高調波でのマ イクロホン出力の２乗の和、または高調波の組合わせを含む誤差関数も代替とし て用い得る。当業者であれば上記のアルゴリズムが容易に変更できることが理解 されよう。全体の誤差収斂を可及的に最底小にするのを確保するために、第１の シンクロフェース角度の条件下の値を決定し、次に第１のものからπラジアンを 引いた第２のシンクロフェース角度下での値をめるテストを実行することができ る。最低の全体誤差を与えるシンクロフェース角度が、新しい収斂処理のための 出発点として用い得る。

多数のマイクロホンや二次音声ソースを有する能動的騒音制御装置では、計算の ロードは大きなものとなろう。このロードは次の修正アルゴリズムを用いると減 少できる。

に１回の更新を示す。フィルタ係数を更新するために、同様な修正を英国特許第 ２１４９６１４号に述べたような適応アルゴリズムに応用することができる。

二次ソースの寄与がゼロである際にも、プロセッサ１１がシンクロフェーザ８に 有効出力をなお与えることは理解されよう。

そのようなシステムＡのシンクロフェース角度における全体誤シンクロフエーザ と拡声器が同時に作動するについてのＥの相応変化も示されている。システムＢ についてのＥの最小値が、システムＡのＥにおける異なったシンクロフェース角 度で現れるのが分かる。さらにシステムＢは、Ｏから２πラジアンのすべてのシ ンクロフェース角度でのＥの低値を示している。

国際調査報告 ｍ−・鴫−＾−一【−ｍ−Ｎ・　ＰＣＴ／ＧＢ　８７１００４４２ＡＮ１ｆ’Ｘ 　Ｔｏ　ＴＦＥ　ｒＮＴＥＲＮＡＴ工０ＮＡＬ　ＳＥ入ＲＣＨＲＥＰＯＲτ０Ｎ Ｆｏｒ　ｍｏｒｅ　ｃｌｅｔａｉｌｓ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｉｓ　ａｎｈａｙ　−

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）プロペラまたはファンで駆動される航空機のためのキャビンの騒音の制御 装置であって、航空機の基準プロペラ（１０）またはファンと航空機の他のプロ ペラまたはファンの１つ、幾つかまたは総てのものとの間の位相関係をフライト の間において変化させるためのシンクロフユーザを含み、位相関係が、キャビン （１）の内部に位置する複数の変換器（２から５）からの信号を受信し且つ分析 するために接続された信号プロセッサ（１１）からの出力に応答して変化される ものである装置。
2. （２）変換器（２から５）の少なくとも１つがマイクロホンである請求項１に記 載のキャビンの騒音制御装置。
3. （３）変換器（２から５）の少くとも１つが加速度計である請求項１に記載のキ ャビンの騒音制御装置。
4. （４）信号プロセッサ（１１）が、周囲の騒音の波に対して反位相の音波を発生 する能動的騒音制御システムの部分を形成する請求項１から３のいずれか一項に 記載のキャビンの騒音制御装置。
5. （５）信号プロセッサ（１１）が、基準プロペラ（１０）またはファンと他のプ ロペラまたはファンの各々との間の位相関係Θｍに関して変換器（２から５）の ２乗平均出力の和の勾配の推定値を計算し、且つ変換器の２乗平均出力の和を最 小にすべく勾配の値に依存する量によってシンクロフユーザに増分Θｍを生じさ せる請求項１から４のいずれか一項に記載のキャビンの騒音制御装置。