JPH06159137A - 騒音レベルを低下させる排気システム、排気ノズルシステム、騒音レベルを低下させる方法、及び騒音抑制シュートアセンブリ - Google Patents
騒音レベルを低下させる排気システム、排気ノズルシステム、騒音レベルを低下させる方法、及び騒音抑制シュートアセンブリInfo
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- JPH06159137A JPH06159137A JP5177153A JP17715393A JPH06159137A JP H06159137 A JPH06159137 A JP H06159137A JP 5177153 A JP5177153 A JP 5177153A JP 17715393 A JP17715393 A JP 17715393A JP H06159137 A JPH06159137 A JP H06159137A
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- exhaust
- chute
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
- F02K1/38—Introducing air inside the jet
- F02K1/386—Introducing air inside the jet mixing devices in the jet pipe, e.g. for mixing primary and secondary flow
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Supercharger (AREA)
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 エンジン性能を低下させることなく、高いブ
ロッケージ比を達成することのできるジェットエンジン
の騒音レベルを低下させる排気システムを提供する。 【構成】 シュート３０の配列が航空機ジェットエンジ
ンの排気ノズル１０の流路内に恒久的に装着されてお
り、特に離陸時に、外気７４を排気ガスに取り込み、混
合して、航空機の騒音レベルを低下させる。ジェットエ
ンジンのすべての運転モードの間に良好なエンジン性能
を得るために、収束−発散フラップアセンブリ６２、６
６がシュート３０の下流に設けられており、シュート３
０を閉じたときのノズルスロート面積及び出口面積を制
御する。
ロッケージ比を達成することのできるジェットエンジン
の騒音レベルを低下させる排気システムを提供する。 【構成】 シュート３０の配列が航空機ジェットエンジ
ンの排気ノズル１０の流路内に恒久的に装着されてお
り、特に離陸時に、外気７４を排気ガスに取り込み、混
合して、航空機の騒音レベルを低下させる。ジェットエ
ンジンのすべての運転モードの間に良好なエンジン性能
を得るために、収束−発散フラップアセンブリ６２、６
６がシュート３０の下流に設けられており、シュート３
０を閉じたときのノズルスロート面積及び出口面積を制
御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には騒音を抑制
する必要のある超音速航空機エンジン排気システムに関
し、特に、外気を排気ガスと混合するためにエジェクタ
シュートを排気流内に恒久的に取り付けた排気システム
に関する。
する必要のある超音速航空機エンジン排気システムに関
し、特に、外気を排気ガスと混合するためにエジェクタ
シュートを排気流内に恒久的に取り付けた排気システム
に関する。
【０００２】
【従来の技術】マッハ２．０〜マッハ４．０の速度での
超音速飛行用に設計された航空機エンジンは、離陸時に
高レベルの騒音を発生する。民生用途では、法定の騒音
レベル限度に適合するために、この騒音を抑制しなけれ
ばならない。公知の騒音抑制方法では、外気を取り込む
と共に、外気と排気ガスとの混合を促進するために、エ
ジェクタシュートが高熱排気ガス流内に配置されてい
る。この外気の取り込みは、ノズルから出る全質量流量
を増加する一方、排気ガスの出口速度を低下させる。出
口速度が低下する結果として、騒音レベルが低下し、一
方、質量流量の増加は必要な離陸スラストを維持する。
超音速飛行用に設計された航空機エンジンは、離陸時に
高レベルの騒音を発生する。民生用途では、法定の騒音
レベル限度に適合するために、この騒音を抑制しなけれ
ばならない。公知の騒音抑制方法では、外気を取り込む
と共に、外気と排気ガスとの混合を促進するために、エ
ジェクタシュートが高熱排気ガス流内に配置されてい
る。この外気の取り込みは、ノズルから出る全質量流量
を増加する一方、排気ガスの出口速度を低下させる。出
口速度が低下する結果として、騒音レベルが低下し、一
方、質量流量の増加は必要な離陸スラストを維持する。
【０００３】空気取り込み及び騒音抑制のためにエジェ
クタシュートを採用している従来の超音速排気ノズルの
設計では、可動シュートが用いられており、可動シュー
トは、遷音速加速、亜音速巡航及び超音速巡航時等のよ
うに、騒音抑制の不要な運転モードの間は、排気流外に
後退させられている。このような可動シュートの使用に
関連して、その後退収納用に確保できる空間が限られて
いるという問題がある。従って、可動シュートの寸法や
外気取り込み能力が限定されている。
クタシュートを採用している従来の超音速排気ノズルの
設計では、可動シュートが用いられており、可動シュー
トは、遷音速加速、亜音速巡航及び超音速巡航時等のよ
うに、騒音抑制の不要な運転モードの間は、排気流外に
後退させられている。このような可動シュートの使用に
関連して、その後退収納用に確保できる空間が限られて
いるという問題がある。従って、可動シュートの寸法や
外気取り込み能力が限定されている。
【０００４】エジェクタシュートの外気取り込み能力を
示す尺度は、ブロッケージ比として定義される。これ
は、エジェクタシュートの下流出口での全流れ面積を離
陸時のコア流れスロート面積で割った商である。ブロッ
ケージ比が増加すると、外気取り込みが増加し、排気騒
音が減少する傾向がある。非騒音抑制運転中に後退する
シュートの場合、最高ブロッケージ比は約２．２５であ
る。
示す尺度は、ブロッケージ比として定義される。これ
は、エジェクタシュートの下流出口での全流れ面積を離
陸時のコア流れスロート面積で割った商である。ブロッ
ケージ比が増加すると、外気取り込みが増加し、排気騒
音が減少する傾向がある。非騒音抑制運転中に後退する
シュートの場合、最高ブロッケージ比は約２．２５であ
る。
【０００５】エジェクタシュートのブロッケージ比を増
加する方法として、騒音抑制運転及び非抑制運転のいず
れの間もシュートを高熱排気ガス流内に残す。この配置
では、約３．０のブロッケージ比を達成し、外気取り込
みと騒音抑制とを向上させることができる。シュートを
高熱排気ガス流内に恒久的に維持する従来の設計では、
離陸、加速、亜音速及び超音速モードの運転すべてにわ
たって、シュートの後端を用いて、排気ノズルスロート
面積及び排気ノズル内部出口面積を変化させている。こ
のような設計で用いる外部ノズル出口面積は固定されて
いる。この結果、すべてのエンジン運転モードの間、性
能が最適性能を下回ってしまうことになる。
加する方法として、騒音抑制運転及び非抑制運転のいず
れの間もシュートを高熱排気ガス流内に残す。この配置
では、約３．０のブロッケージ比を達成し、外気取り込
みと騒音抑制とを向上させることができる。シュートを
高熱排気ガス流内に恒久的に維持する従来の設計では、
離陸、加速、亜音速及び超音速モードの運転すべてにわ
たって、シュートの後端を用いて、排気ノズルスロート
面積及び排気ノズル内部出口面積を変化させている。こ
のような設計で用いる外部ノズル出口面積は固定されて
いる。この結果、すべてのエンジン運転モードの間、性
能が最適性能を下回ってしまうことになる。
【０００６】従って、エジェクタシュートを恒久的に維
持し、これらのシュートによって高いブロッケージ比を
達成する一方、加速、亜音速及び超音速の運転モードの
間、適正なエンジン性能をもたらす、高速民間輸送航空
機エンジン用の排気システムが必要とされている。
持し、これらのシュートによって高いブロッケージ比を
達成する一方、加速、亜音速及び超音速の運転モードの
間、適正なエンジン性能をもたらす、高速民間輸送航空
機エンジン用の排気システムが必要とされている。
【０００７】
【発明の概要】本発明は、前述した要求を満たすために
開発されたもので、従って、その主な目的は、エジェク
タシュートを恒久的に維持し、これらのシュートによっ
て高いブロッケージ比を達成する一方、加速、亜音速及
び超音速運転の間、エンジン性能を低下させない、ジェ
ットエンジン用の排気システムを提供することにある。
開発されたもので、従って、その主な目的は、エジェク
タシュートを恒久的に維持し、これらのシュートによっ
て高いブロッケージ比を達成する一方、加速、亜音速及
び超音速運転の間、エンジン性能を低下させない、ジェ
ットエンジン用の排気システムを提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、エジェクタシュート
を恒久的に維持し、これらのシュートが、第１の収束−
発散排気ノズルを画定している可動フラップと協動して
作用する、高速民間輸送航空機エンジン用の排気システ
ムを提供することにある。本発明の他の目的は、騒音抑
制運転中にのみノズルスロート面積を画定するエジェク
タシュートフラップを用い、他のエンジン運転モードの
間は、ノズルスロート面積及び外部ノズル出口面積を画
定する第２の他の収束−発散フラップシステムを用いる
排気ノズルを提供することにある。
を恒久的に維持し、これらのシュートが、第１の収束−
発散排気ノズルを画定している可動フラップと協動して
作用する、高速民間輸送航空機エンジン用の排気システ
ムを提供することにある。本発明の他の目的は、騒音抑
制運転中にのみノズルスロート面積を画定するエジェク
タシュートフラップを用い、他のエンジン運転モードの
間は、ノズルスロート面積及び外部ノズル出口面積を画
定する第２の他の収束−発散フラップシステムを用いる
排気ノズルを提供することにある。
【０００９】簡潔に述べると、本発明のジェットエンジ
ン排気システムは、恒久的に維持された複数のエジェク
タシュートを有しており、これらのエジェクタシュート
は、騒音抑制（消音）モードのエンジン運転中にのみ排
気ノズルスロート面積及び内部ノズル出口面積を制御す
る可動後端部を有している。他のエンジン運転モードの
間は、通常の収束−発散フラップが、排気ノズルスロー
ト面積及び外部出口面積を良好なエンジン性能を得るよ
うに制御する。
ン排気システムは、恒久的に維持された複数のエジェク
タシュートを有しており、これらのエジェクタシュート
は、騒音抑制（消音）モードのエンジン運転中にのみ排
気ノズルスロート面積及び内部ノズル出口面積を制御す
る可動後端部を有している。他のエンジン運転モードの
間は、通常の収束−発散フラップが、排気ノズルスロー
ト面積及び外部出口面積を良好なエンジン性能を得るよ
うに制御する。
【００１０】この構成により、騒音抑制モードの間に最
高のブロッケージ比を達成する一方、他のエンジン運転
モードの間、良好なエンジン性能を維持する。この二重
スロートノズルシステムは、後述するように軸対称の収
束−発散（コンバージェント−ダイバージェント）排気
ノズル及び二次元の収束−発散排気ノズルのいずれにも
適用できる。
高のブロッケージ比を達成する一方、他のエンジン運転
モードの間、良好なエンジン性能を維持する。この二重
スロートノズルシステムは、後述するように軸対称の収
束−発散（コンバージェント−ダイバージェント）排気
ノズル及び二次元の収束−発散排気ノズルのいずれにも
適用できる。
【００１１】ここで用語「スロート」は、速度をマッハ
１に加速するまでにガス流れ断面積が収束する所と定義
される。マッハ１に達した後、ガス流は断面積の増加と
共に膨張し、ガスの速度は亜音速及び超音速の両状態の
間、増加する。いずれの実施例でも、スロートはシュー
ト混合平面での一位置から、収束フラップと発散フラッ
プとの交差点まで移動する。シュート混合平面で、シュ
ート内及びシュート間の面積は、スロートを形成すべく
収束している。これは、騒音抑制モードの運転中にのみ
生じる。他の運転モードの間は、シュートフラップは閉
じるか、又は共に回転する。このため、そのノズル断面
での断面積は収束しない。収束断面を収束フラップ部ま
で遅らせ、その収束フラップ部で断面積は収束する。
１に加速するまでにガス流れ断面積が収束する所と定義
される。マッハ１に達した後、ガス流は断面積の増加と
共に膨張し、ガスの速度は亜音速及び超音速の両状態の
間、増加する。いずれの実施例でも、スロートはシュー
ト混合平面での一位置から、収束フラップと発散フラッ
プとの交差点まで移動する。シュート混合平面で、シュ
ート内及びシュート間の面積は、スロートを形成すべく
収束している。これは、騒音抑制モードの運転中にのみ
生じる。他の運転モードの間は、シュートフラップは閉
じるか、又は共に回転する。このため、そのノズル断面
での断面積は収束しない。収束断面を収束フラップ部ま
で遅らせ、その収束フラップ部で断面積は収束する。
【００１２】本発明の肝要な点は、固定シュートの配置
にある。低マッハ数区域において低速度場に存在する振
動が少ないスロートの前方にシュートを配置し、これに
より、性能損失及びシュート部品の疲労を減少させる。
このことは、シュートをスロートから更に遠方に配置す
る超音速巡航時に特に重要である。
にある。低マッハ数区域において低速度場に存在する振
動が少ないスロートの前方にシュートを配置し、これに
より、性能損失及びシュート部品の疲労を減少させる。
このことは、シュートをスロートから更に遠方に配置す
る超音速巡航時に特に重要である。
【００１３】
【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明を詳細に
説明する。図面中、同一の参照番号は同じ部品を示す。
高速民間輸送ジェットエンジン排気ノズルを、図１に軸
対称な収束−発散（コンバージェント−ダイバージェン
ト）ノズル１０として、図２に二次元の収束−発散ノズ
ル１２として示す。各々のノズル１０及び１２は、排気
ガス流内に恒久的に配置されているシュートを含んでい
る騒音抑制（消音）装置を備えている。
説明する。図面中、同一の参照番号は同じ部品を示す。
高速民間輸送ジェットエンジン排気ノズルを、図１に軸
対称な収束−発散（コンバージェント−ダイバージェン
ト）ノズル１０として、図２に二次元の収束−発散ノズ
ル１２として示す。各々のノズル１０及び１２は、排気
ガス流内に恒久的に配置されているシュートを含んでい
る騒音抑制（消音）装置を備えている。
【００１４】排気ノズル１０及び１２は、ターボジェッ
トエンジンに用いることも、又は図１及び図２に示すよ
うに、バイパスターボファンエンジンに用いることもで
きる。排気ノズル１０及び１２の各々は、枢動弁の形態
を成している可変バイパスインジェクタ１４を含んでお
り、可変バイパスインジェクタ１４は、エンジンコアガ
ス流１８をバイパス空気流２０と混合するように、エン
ジンタービンフレーム１６の下流に配置されている。
トエンジンに用いることも、又は図１及び図２に示すよ
うに、バイパスターボファンエンジンに用いることもで
きる。排気ノズル１０及び１２の各々は、枢動弁の形態
を成している可変バイパスインジェクタ１４を含んでお
り、可変バイパスインジェクタ１４は、エンジンコアガ
ス流１８をバイパス空気流２０と混合するように、エン
ジンタービンフレーム１６の下流に配置されている。
【００１５】可変面積バイパスインジェクタ１４は、図
１に示すような合流流れマルチプルドアミキサ、又は図
２に示すようなドロップシュート可変面積バイパスイン
ジェクタミキサとすることができる。代表的には、普通
のオーグメンタ（再熱装置）２６が、非増強型運転に比
べてスラストを増加すべく、熱をコア流１８及びバイパ
ス流２０に付加するために設けられている。
１に示すような合流流れマルチプルドアミキサ、又は図
２に示すようなドロップシュート可変面積バイパスイン
ジェクタミキサとすることができる。代表的には、普通
のオーグメンタ（再熱装置）２６が、非増強型運転に比
べてスラストを増加すべく、熱をコア流１８及びバイパ
ス流２０に付加するために設けられている。
【００１６】図２に示す二次元の収束−発散ノズル設計
では、中心体２８がタービンフレーム１６に装着されて
いる。中心体２８は、コア流１８及びバイパス流２０に
対する拡散流路を与えている。図１に示す軸対称な設計
では、中心体２８は騒音抑制シュート３０の収束内端２
２を支持すべく、タービンフレーム１６から後方に延長
されており、中心体２８の前端３２は、外側ダクトケー
シング３６によって多数のストラット（支柱）３４を介
して支持されている。
では、中心体２８がタービンフレーム１６に装着されて
いる。中心体２８は、コア流１８及びバイパス流２０に
対する拡散流路を与えている。図１に示す軸対称な設計
では、中心体２８は騒音抑制シュート３０の収束内端２
２を支持すべく、タービンフレーム１６から後方に延長
されており、中心体２８の前端３２は、外側ダクトケー
シング３６によって多数のストラット（支柱）３４を介
して支持されている。
【００１７】図１及び図２の各々のノズル配置では、多
数のスラストリバーサ（逆推力装置）ポート３８が設け
られており、逆推力装置ポート３８は、着陸時に逆スラ
ストを得るように、コアガス流１８及びバイパス空気流
２０を排出する。逆推力装置ポート３８は多数のベーン
４０で構成されており、これらのベーン４０は、その収
納位置では、ターボジェットエンジンの外側カバーを形
成していると共に、逆推力作動時には発散方向への排出
を行う。逆推力装置ポート３８は更に、多数の内側ドア
４２を含んでおり、これらの内側ドア４２は、その収納
位置では、内側流路２４を密閉していると共に、逆推力
作動時には反対方向排気流を導く開口を付与している。
数のスラストリバーサ（逆推力装置）ポート３８が設け
られており、逆推力装置ポート３８は、着陸時に逆スラ
ストを得るように、コアガス流１８及びバイパス空気流
２０を排出する。逆推力装置ポート３８は多数のベーン
４０で構成されており、これらのベーン４０は、その収
納位置では、ターボジェットエンジンの外側カバーを形
成していると共に、逆推力作動時には発散方向への排出
を行う。逆推力装置ポート３８は更に、多数の内側ドア
４２を含んでおり、これらの内側ドア４２は、その収納
位置では、内側流路２４を密閉していると共に、逆推力
作動時には反対方向排気流を導く開口を付与している。
【００１８】いずれの例でも、騒音抑制シュート３０の
各々は、外気流れガイド４６を有している固定シュート
部４４を含んでおり、これらのガイド４６は、シュート
３０を通る流れを案内すると共に、固定シュート側壁４
８を支持している。シュートヒンジ５０と、後方蝶着フ
ラップ５２とが、騒音抑制シュート３０の各々の固定シ
ュート部４４の各後端部に回動自在に連結されている。
フラップ５２を枢軸の周りに回動することにより、ノズ
ルに流れる排気ガスに取り込まれる外気の量を定量する
と共に、騒音抑制モードの運転用のエンジン排気ガスス
ロート面積対内部面積比を定める。
各々は、外気流れガイド４６を有している固定シュート
部４４を含んでおり、これらのガイド４６は、シュート
３０を通る流れを案内すると共に、固定シュート側壁４
８を支持している。シュートヒンジ５０と、後方蝶着フ
ラップ５２とが、騒音抑制シュート３０の各々の固定シ
ュート部４４の各後端部に回動自在に連結されている。
フラップ５２を枢軸の周りに回動することにより、ノズ
ルに流れる排気ガスに取り込まれる外気の量を定量する
と共に、騒音抑制モードの運転用のエンジン排気ガスス
ロート面積対内部面積比を定める。
【００１９】騒音抑制シュート３０には、シュート入口
カバードア５４が設けられており、入口カバードア５４
は、平常の騒音を抑制しない運転中に、コアガス流１８
が内側流路２４から外に流出するのを防止する。外気入
口ドア５６及び５８が、騒音抑制運転中に、外気を騒音
抑制シュート３０に導入するように開くと共に、非抑制
運転中に、エンジンの外側表面を形成するように閉じ
る。
カバードア５４が設けられており、入口カバードア５４
は、平常の騒音を抑制しない運転中に、コアガス流１８
が内側流路２４から外に流出するのを防止する。外気入
口ドア５６及び５８が、騒音抑制運転中に、外気を騒音
抑制シュート３０に導入するように開くと共に、非抑制
運転中に、エンジンの外側表面を形成するように閉じ
る。
【００２０】収束フラップ６２は非抑制運転中に、可変
面積ノズルスロート６４を形成するように作動される。
離陸時等の騒音抑制運転中は、騒音抑制シュート３０の
後方蝶着フラップ５２の一部によって他のノズルスロー
ト６４’が形成され、画定されている。このとき、発散
フラップ６６は、ノズル出口区域（面積）６８を形成す
るように作動される一方、外側フラップ７０は、排気ノ
ズル１０及び１２の外側ボートテイル表面を形成するよ
うに作動される。
面積ノズルスロート６４を形成するように作動される。
離陸時等の騒音抑制運転中は、騒音抑制シュート３０の
後方蝶着フラップ５２の一部によって他のノズルスロー
ト６４’が形成され、画定されている。このとき、発散
フラップ６６は、ノズル出口区域（面積）６８を形成す
るように作動される一方、外側フラップ７０は、排気ノ
ズル１０及び１２の外側ボートテイル表面を形成するよ
うに作動される。
【００２１】図１に破線（仮想）位置６３で示すよう
に、超音速巡航運転中は、収束フラップ６２及び発散フ
ラップ６６によって形成されているノズル１０の収束−
発散位置により、収束フラップ６２の後縁７６でのフラ
ップ６２及び６６の相互連結部に沿ってノズルスロート
６４が画定されている。図１に実線で示すフラップ６２
及び６６の配置は、騒音を抑制する離陸時のフラップ位
置を表しており、一方、鎖線（仮想）位置６５は、亜音
速飛行運転中の収束−発散ノズル位置を表している。
に、超音速巡航運転中は、収束フラップ６２及び発散フ
ラップ６６によって形成されているノズル１０の収束−
発散位置により、収束フラップ６２の後縁７６でのフラ
ップ６２及び６６の相互連結部に沿ってノズルスロート
６４が画定されている。図１に実線で示すフラップ６２
及び６６の配置は、騒音を抑制する離陸時のフラップ位
置を表しており、一方、鎖線（仮想）位置６５は、亜音
速飛行運転中の収束−発散ノズル位置を表している。
【００２２】図２においても、同じ仮想位置６３及び６
５が同じ運転状態を示しており、実線の配置がノズル１
２の離陸時の位置を表している。図２の仮想位置６７
は、収束−発散フラップ６２及び６６の逆推力位置を表
している。更に図１及び図２からわかるように、この排
気系には、多くの通常の排気系によく用いられているよ
うなノズルプラグが含まれていない。
５が同じ運転状態を示しており、実線の配置がノズル１
２の離陸時の位置を表している。図２の仮想位置６７
は、収束−発散フラップ６２及び６６の逆推力位置を表
している。更に図１及び図２からわかるように、この排
気系には、多くの通常の排気系によく用いられているよ
うなノズルプラグが含まれていない。
【００２３】図３は図２の二次元の収束−発散排気ノズ
ルを、後方位置から前方に向けて見た図であって、同図
において、ノズル１２は騒音抑制モードにある。コア及
びバイパスガス混合物７２が、後方蝶着フラップ５２に
よって形成されている第１のスロート６４’を通過す
る。外気７４は騒音抑制シュート３０を通過して、騒音
抑制シュートの下流でコア及びバイパスガス混合物７２
と混ざり、騒音抑制を達成する。
ルを、後方位置から前方に向けて見た図であって、同図
において、ノズル１２は騒音抑制モードにある。コア及
びバイパスガス混合物７２が、後方蝶着フラップ５２に
よって形成されている第１のスロート６４’を通過す
る。外気７４は騒音抑制シュート３０を通過して、騒音
抑制シュートの下流でコア及びバイパスガス混合物７２
と混ざり、騒音抑制を達成する。
【００２４】図４〜図１０に軸対称なノズルシュート３
０の詳細部を示す。図４、図５及び図６において、後方
蝶着フラップ５２は開いた騒音抑制位置にある。エンジ
ンコア及びバイパスガス混合物７２はスロート６４’を
通過し、外気７４は騒音抑制シュート３０を通過する。
これら２つの流れは、後方蝶着フラップ５２の下流で混
合する。
０の詳細部を示す。図４、図５及び図６において、後方
蝶着フラップ５２は開いた騒音抑制位置にある。エンジ
ンコア及びバイパスガス混合物７２はスロート６４’を
通過し、外気７４は騒音抑制シュート３０を通過する。
これら２つの流れは、後方蝶着フラップ５２の下流で混
合する。
【００２５】図７及び図８からわかるように、相互に開
閉（係合及び離脱）可能な後方フラップ５２を回動し
て、非騒音抑制順推力モードの運転にふさわしい閉止位
置にする。このモードの間、第２のノズルスロート６４
が収束フラップ６２の後縁７６（図１）に画定されてい
るので、シュート３０を通過するエンジンコア及びバイ
パスガス混合物７２の最大流量は、マッハ数で約０．５
である。こうして、後方フラップ５２は流れ制御部材と
して作用する。
閉（係合及び離脱）可能な後方フラップ５２を回動し
て、非騒音抑制順推力モードの運転にふさわしい閉止位
置にする。このモードの間、第２のノズルスロート６４
が収束フラップ６２の後縁７６（図１）に画定されてい
るので、シュート３０を通過するエンジンコア及びバイ
パスガス混合物７２の最大流量は、マッハ数で約０．５
である。こうして、後方フラップ５２は流れ制御部材と
して作用する。
【００２６】図９及び図１０において、後方フラップ５
２は逆推力位置に回動されている。この位置で、後方フ
ラップ５２はエンジンコア及びバイパスガス混合物７２
に対してブロッカ（阻止部材）として作用し、そのガス
混合物７２は逆推力装置ポート３８（図１）から排出さ
れる。逆推力作動時には、外気入口ドア５６及び５８
と、シュート入口カバードア５４とは閉じられている。
２は逆推力位置に回動されている。この位置で、後方フ
ラップ５２はエンジンコア及びバイパスガス混合物７２
に対してブロッカ（阻止部材）として作用し、そのガス
混合物７２は逆推力装置ポート３８（図１）から排出さ
れる。逆推力作動時には、外気入口ドア５６及び５８
と、シュート入口カバードア５４とは閉じられている。
【００２７】図２の二次元の収束−発散ノズル用のシュ
ート３０を図１１〜図１３に示す。図１２において、シ
ュート３０の後方フラップ５２を、騒音抑制位置に枢動
した状態を実線で、非抑制位置に枢動した状態を仮想線
で示す。二次元収束−発散ノズル１２では、後方蝶着フ
ラップへの構造的な荷重を減少させるために、図１の軸
対称なノズルの場合の後方蝶着フラップ５２の代わり
に、収束フラップ６２が推力逆転阻止機能に用いられて
いる。騒音抑制モード及び非抑制モードの運転につい
て、騒音抑制シュート３０の作動方法は、図１の軸対称
なノズルの場合と同様である。
ート３０を図１１〜図１３に示す。図１２において、シ
ュート３０の後方フラップ５２を、騒音抑制位置に枢動
した状態を実線で、非抑制位置に枢動した状態を仮想線
で示す。二次元収束−発散ノズル１２では、後方蝶着フ
ラップへの構造的な荷重を減少させるために、図１の軸
対称なノズルの場合の後方蝶着フラップ５２の代わり
に、収束フラップ６２が推力逆転阻止機能に用いられて
いる。騒音抑制モード及び非抑制モードの運転につい
て、騒音抑制シュート３０の作動方法は、図１の軸対称
なノズルの場合と同様である。
【００２８】後方蝶着フラップ５２の作動方法の一例を
図１３に示す。後方蝶着フラップ５２にかかる荷重を分
散させて、フラップの厚さと重量とを減少させるか、又
は最小にする。水平な作動（アクチュエイション）バー
７８が複数の鉛直なバー８０に結合（リンク）されてお
り、一方、複数の鉛直なバー８０は、多数の位置ピボッ
トリンク８２によって後方蝶着フラップ５２に結合され
ている。
図１３に示す。後方蝶着フラップ５２にかかる荷重を分
散させて、フラップの厚さと重量とを減少させるか、又
は最小にする。水平な作動（アクチュエイション）バー
７８が複数の鉛直なバー８０に結合（リンク）されてお
り、一方、複数の鉛直なバー８０は、多数の位置ピボッ
トリンク８２によって後方蝶着フラップ５２に結合され
ている。
【００２９】ピボットリンク８２の各々は、鉛直バー８
０及び蝶着フラップ５２との相互連結部にピボット継手
８４及び８６を含んでいる。作動バー７８の上下移動に
より、後方蝶着フラップ５２は開放位置と閉止位置との
間をそれぞれ回動する。こうして、蝶着フラップ５２
は、フラップ６２及び６６によって画定されている収束
−発散排気ノズルの上流に位置している独立に作動され
る排気ノズルとして作用する。
０及び蝶着フラップ５２との相互連結部にピボット継手
８４及び８６を含んでいる。作動バー７８の上下移動に
より、後方蝶着フラップ５２は開放位置と閉止位置との
間をそれぞれ回動する。こうして、蝶着フラップ５２
は、フラップ６２及び６６によって画定されている収束
−発散排気ノズルの上流に位置している独立に作動され
る排気ノズルとして作用する。
【００３０】後方蝶着フラップ５２の移動と、収束−発
散フラップ６２及び６６の設定又は位置決めとの連動
は、電子制御システム、例えば本出願人が開発された、
ＦＡＤＡＣシステムとして知られている電子制御システ
ムによって制御され得る。ＦＡＤＡＣシステムと共に、
普通の油圧、電気又は空気圧駆動アクチュエータを用い
てもよい。
散フラップ６２及び６６の設定又は位置決めとの連動
は、電子制御システム、例えば本出願人が開発された、
ＦＡＤＡＣシステムとして知られている電子制御システ
ムによって制御され得る。ＦＡＤＡＣシステムと共に、
普通の油圧、電気又は空気圧駆動アクチュエータを用い
てもよい。
【００３１】上述した排気ノズルの利点の１つとして、
騒音抑制シュートのブロッケージ比を可動騒音抑制シュ
ートで得られる値よりも大きくすることができる。排気
ノズル１０及び１２は多量の外気を取り込むことがで
き、これにより、現在の法定騒音レベル限界に適合する
適正な騒音抑制を達成する。排気ノズルスロート面積及
び出口面積を独立に可変とすることにより、遷音速加
速、並びに亜音速及び超音速巡航のような非騒音抑制モ
ードの運転中に良好な性能が得られる。
騒音抑制シュートのブロッケージ比を可動騒音抑制シュ
ートで得られる値よりも大きくすることができる。排気
ノズル１０及び１２は多量の外気を取り込むことがで
き、これにより、現在の法定騒音レベル限界に適合する
適正な騒音抑制を達成する。排気ノズルスロート面積及
び出口面積を独立に可変とすることにより、遷音速加
速、並びに亜音速及び超音速巡航のような非騒音抑制モ
ードの運転中に良好な性能が得られる。
【００３２】以上、本発明の現在のところ最良と考えら
れる実施例を説明した。しかしながら、本発明の要旨か
ら逸脱しない範囲内で、種々の変更及び変形を加えるこ
とが可能である。例えば、騒音抑制シュートの数を変え
ることができる。又、抑制シュートを収束−発散形状と
することができ、その後縁をまっすぐにするか、又は波
形にして、混合周縁を増加することができる。
れる実施例を説明した。しかしながら、本発明の要旨か
ら逸脱しない範囲内で、種々の変更及び変形を加えるこ
とが可能である。例えば、騒音抑制シュートの数を変え
ることができる。又、抑制シュートを収束−発散形状と
することができ、その後縁をまっすぐにするか、又は波
形にして、混合周縁を増加することができる。
【図１】本発明に従って構成した軸対称な収束−発散排
気ノズルの上半分を示す線図的軸方向断面図である。
気ノズルの上半分を示す線図的軸方向断面図である。
【図２】本発明に従って構成した二次元の収束−発散排
気ノズルの上半分を示す線図的軸方向断面図である。
気ノズルの上半分を示す線図的軸方向断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線方向に見た図である。
【図４】図１の騒音抑制シュートの拡大側面図であっ
て、シュートを騒音抑制位置に開いた状態を示す図であ
る。
て、シュートを騒音抑制位置に開いた状態を示す図であ
る。
【図５】図４のＢ−Ｂ線方向に見た騒音抑制シュートの
平面図である。
平面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線方向に沿って前方に見た騒音抑
制シュートの部分後面図である。
制シュートの部分後面図である。
【図７】騒音抑制シュートを閉じた非騒音抑制順方向推
力位置にて示す図５と同様の図である。
力位置にて示す図５と同様の図である。
【図８】騒音抑制シュートを閉じた位置にて示す図６と
同様の図である。
同様の図である。
【図９】騒音抑制シュートを逆推力位置にて示す図５と
同様の図であって、この位置は排気流が収束−発散ノズ
ルから出るのを阻止すると共に、その流れを逆推力装置
に反らせることを示す図である。
同様の図であって、この位置は排気流が収束−発散ノズ
ルから出るのを阻止すると共に、その流れを逆推力装置
に反らせることを示す図である。
【図１０】騒音抑制シュートを逆推力位置にて示す図６
と同様の図である。
と同様の図である。
【図１１】図２の騒音抑制シュートの拡大側面図であっ
て、シュートを騒音抑制位置に開いた状態を示す図であ
る。
て、シュートを騒音抑制位置に開いた状態を示す図であ
る。
【図１２】図１１の騒音抑制シュートの平面図であっ
て、騒音抑制位置に開いたシュートを実線で、非抑制位
置のシュートを仮想線で示す図である。
て、騒音抑制位置に開いたシュートを実線で、非抑制位
置のシュートを仮想線で示す図である。
【図１３】図１１のＤ−Ｄ線に沿って前方に見た後面図
であって、騒音抑制シュートを騒音抑制位置及び非抑制
位置にて示す図である。
であって、騒音抑制シュートを騒音抑制位置及び非抑制
位置にて示す図である。
１０、１２ 収束−発散ノズル ３０ 騒音抑制シュート ３８ 逆推力装置ポート ４４ 固定シュート部 ４６ ガイド ５０ シュートヒンジ ５２ 後方蝶着フラップ ５４ 入口カバードア ５６、５８ 入口ドア ６２ 収束フラップ ６４ ノズルスロート ６４’ 第１のスロート ６６ 発散フラップ ７２ ガス混合物 ７４ 外気
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェレミア・ポール・ウォルフ アメリカ合衆国、オハイオ州、シンシナテ ィ、ウェインライト・ドライブ、1212番 (72)発明者 ローレンス・ウェイン・ダンバー アメリカ合衆国、オハイオ州、ラブラン ド、ヒッコリイ・ヒル・レーン、801番
Claims (12)
- 【請求項１】 外側ダクトケーシングの開口を通して外
気をコアエンジンガス流内に導入することにより、ジェ
ットエンジンの騒音レベルを低下させる排気システムで
あって、 前記コアエンジンガス流内の所定の位置に恒久的に固定
されており、前記外気を前記コアエンジンガス流に流れ
る排気ガス内に取り込むシュート手段であって、前記外
気を複数の流れに分離しているシュート手段と、 該シュート手段と作動連結されていると共に、前記外気
の前記排気ガスとの混合を選択的に制御する第１の可変
面積ノズルスロートを画定している第１の可変面積収束
−発散ノズル手段と、 前記シュート手段の下流に設けられていると共に前記第
１の可変面積収束−発散ノズル手段の下流に設けられて
いる第２の可変面積ノズルスロートを画定する手段を含
んでいる第２の収束−発散ノズル手段とを備えた騒音レ
ベルを低下させる排気システム。 - 【請求項２】 前記第２の収束−発散ノズル手段は、軸
対称なノズルを含んでいる請求項１に記載の排気システ
ム。 - 【請求項３】 前記第２の収束−発散ノズル手段は、二
次元ノズルを含んでいる請求項１に記載の排気システ
ム。 - 【請求項４】 前記シュート手段は、前記排気ガス内に
取り込まれる前記外気の量を制御する定量手段を含んで
いる請求項１に記載の排気システム。 - 【請求項５】 前記定量手段は、前記シュート手段に回
動自在に装着されているフラップ手段を含んでいる請求
項４に記載の排気システム。 - 【請求項６】 前記第２の収束−発散ノズル手段は更
に、前記第２の可変面積ノズルスロートの下流に設けら
れている可変面積ノズル出口を画定するフラップ手段を
含んでいる請求項１に記載の排気システム。 - 【請求項７】 複数のコアエンジン排気ガス流路の間に
隔設されている複数の外気流路を画定している複数の相
互に開閉可能な可動流れ制御部材を含んでおり、外気を
エンジンコア排気ガスに取り込むと共にエンジン運転の
所定の期間に第１の可変面積ノズルスロートを画定する
第１の収束−発散ノズル手段と、 該第１のノズル手段の下流に設けられており、前記所定
の期間以外の期間に第２の可変面積ノズルスロートを画
定する第２の収束−発散ノズル手段とを備えたジェット
エンジン等の排気ノズルシステム。 - 【請求項８】 前記第１のノズル手段は、前記ジェット
エンジン内の固定位置に恒久的に装着されているシュー
ト手段を含んでいる請求項７に記載の排気ノズルシステ
ム。 - 【請求項９】 前記流れ制御部材は、前記排気ガス内に
取り込まれた前記外気の量を制御するフラップ手段を含
んでおり、前記第２のノズル手段は、収束−発散フラッ
プシステムを含んでいる請求項８に記載の排気ノズルシ
ステム。 - 【請求項１０】 離陸後の高いエンジン性能を維持しな
がら、離陸の際にジェット航空機の排気システムから発
生する騒音レベルを低下させる方法であって、 前記システムに流れるコアエンジン排気ガス内に外気を
混合する第１の可変面積収束−発散ノズル手段を画定し
ている第１の手段を前記排気システム内に恒久的に装着
し、 前記離陸の際に前記第１の手段で第１の可変面積ノズル
スロートを画定し、 前記離陸後に前記第１の手段の下流に設けられている第
２の可変面積収束−発散ノズル手段で第２の可変面積ノ
ズルスロートを画定する段階を含んでいる、騒音レベル
を低下させる方法。 - 【請求項１１】 ジェットエンジンの排気流路から出る
排気ガスの騒音レベルを低下させる排気システムであっ
て、 前記ジェットエンジン内の所定の位置に恒久的に固定さ
れていると共に前記排気流路内に延在している複数の側
壁を有しており、前記排気流路内に複数の外気流路を間
隔をあけて画定していると共に、前記排気流路を前記外
気流路の間に隔設されている複数の排気ガス流路に恒久
的に分割しているシュート手段と、 該シュート手段に作動連結されており、前記外気流路を
通る前記外気の流れを変えると共に前記排気ガス流路を
通る前記排気ガスの流れを変える流れ制御手段であっ
て、第１の可変面積ノズルスロートを画定するように前
記外気流路及び前記排気ガス流路の断面積を変える手段
を含んでいる流れ制御手段と、 該流れ制御手段の下流に配置されていると共に、第２の
可変面積ノズルスロートを画定する手段を含んでいる収
束−発散ノズル手段とを備えた騒音レベルを低下させる
排気システム。 - 【請求項１２】 ジェットエンジンの外側ダクトケーシ
ングを通して外気を導入すると共に、該外気を前記ジェ
ットエンジン内の排気通路に流れる排気ガスと混合する
騒音抑制シュートアセンブリであって、 前記ジェットエンジン内の所定の位置に恒久的に固定さ
れていると共に前記排気通路内に延在しており、前記外
側ダクトケーシングから受け取った前記外気を案内する
と共に該外気を前記排気通路内に導く複数の互いに離間
したシュート側壁と、 該シュート側壁の下流に配置されており、第１の可変面
積ノズルスロートを選択的に画定する複数の互いに開閉
可能な流れ制御部材と、 該流れ制御手段の下流に設けられており、第２の可変面
積ノズルスロートを選択的に画定する収束−発散ノズル
手段とを備えた騒音抑制シュートアセンブリ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/923,666 US5261229A (en) | 1992-08-03 | 1992-08-03 | Noise-suppressed exhaust nozzles for jet engines |
| US923666 | 1992-08-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06159137A true JPH06159137A (ja) | 1994-06-07 |
Family
ID=25449063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5177153A Pending JPH06159137A (ja) | 1992-08-03 | 1993-07-19 | 騒音レベルを低下させる排気システム、排気ノズルシステム、騒音レベルを低下させる方法、及び騒音抑制シュートアセンブリ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5261229A (ja) |
| EP (1) | EP0582424B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06159137A (ja) |
| DE (1) | DE69306497T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013002447A (ja) * | 2011-06-17 | 2013-01-07 | General Electric Co <Ge> | ジェットエンジンノズルの流れ変更部品をリニア駆動する装置および方法 |
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| US5941065A (en) * | 1996-11-04 | 1999-08-24 | The Boeing Company | Stowable mixer ejection nozzle |
| US5908159A (en) * | 1997-02-24 | 1999-06-01 | The Boeing Company | Aircraft chute ejector nozzle |
| FR2765272B1 (fr) | 1997-06-26 | 1999-08-20 | Snecma | Arriere-corps ejecteur et melangeur de turbomachine |
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- 1992-08-03 US US07/923,666 patent/US5261229A/en not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-07-19 JP JP5177153A patent/JPH06159137A/ja active Pending
- 1993-07-27 EP EP93305927A patent/EP0582424B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-07-27 DE DE69306497T patent/DE69306497T2/de not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US5261229A (en) | 1993-11-16 |
| EP0582424B1 (en) | 1996-12-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19971104 |