JPH11270344A - 多孔質吸音材の抵抗低減方法とこの方法による排気エジェクタノズル - Google Patents
多孔質吸音材の抵抗低減方法とこの方法による排気エジェクタノズルInfo
- Publication number
- JPH11270344A JPH11270344A JP7523598A JP7523598A JPH11270344A JP H11270344 A JPH11270344 A JP H11270344A JP 7523598 A JP7523598 A JP 7523598A JP 7523598 A JP7523598 A JP 7523598A JP H11270344 A JPH11270344 A JP H11270344A
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- Japan
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- sound absorbing
- porous sound
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多孔質吸音材の使用により増大する圧力損失
を大幅に低減することができる多孔質吸音材の抵抗低減
方法とこの方法による排気エジェクタノズルを提供す
る。 【解決手段】 多孔質吸音材１４とこれを取り付ける排
気エジェクタノズルの内壁１１との間に隙間１２を設
け、この隙間にエンジン側で抽気した空気１５を供給
し、隙間内の圧力を排気ジェット１８の圧力よりも高く
保持し、抽気空気を多孔質吸音材を通して内側に流す。
を大幅に低減することができる多孔質吸音材の抵抗低減
方法とこの方法による排気エジェクタノズルを提供す
る。 【解決手段】 多孔質吸音材１４とこれを取り付ける排
気エジェクタノズルの内壁１１との間に隙間１２を設
け、この隙間にエンジン側で抽気した空気１５を供給
し、隙間内の圧力を排気ジェット１８の圧力よりも高く
保持し、抽気空気を多孔質吸音材を通して内側に流す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質吸音材の抵
抗低減方法とこの方法による排気エジェクタノズルに関
する。
抗低減方法とこの方法による排気エジェクタノズルに関
する。
【０００２】
【従来の技術】次世代超音速輸送機用エンジンには、図
４に模式的に示すような排気エジェクタノズルが用いら
れる。この図において、１はコアエンジン、２はミキ
サ、３は排気エジェクタノズルである。コアエンジン１
は、コンプレッサ、燃焼器、タービン等を有する通常の
ジェットエンジンと同様な構成であり、高速のジェット
を後方に噴射する。排気エジェクタノズル３はコアエン
ジン１の後方に取り付けられ、外気を導入してミキサ２
で高速ジェットと混合し、低速のジェットにして後方か
ら噴射するようになっている。
４に模式的に示すような排気エジェクタノズルが用いら
れる。この図において、１はコアエンジン、２はミキ
サ、３は排気エジェクタノズルである。コアエンジン１
は、コンプレッサ、燃焼器、タービン等を有する通常の
ジェットエンジンと同様な構成であり、高速のジェット
を後方に噴射する。排気エジェクタノズル３はコアエン
ジン１の後方に取り付けられ、外気を導入してミキサ２
で高速ジェットと混合し、低速のジェットにして後方か
ら噴射するようになっている。
【０００３】図５は、上述したエンジンにおける騒音レ
ベルを模式的に示す図である。この図において、横軸は
騒音の周波数、縦軸は騒音レベルを示している。次世代
超音速輸送機用エンジンのコアエンジン１から噴射され
る高速ジェットは、例えば約７００ｍ／ｓ前後であり、
Ａで示す広域の騒音が発生する。この騒音Ａは、従来の
エンジンと比較すると騒音レベルが高くかつ広域である
ため、そのままでは、将来（２１世紀）の騒音規制をパ
スすることは到底不可能である。そごで、上述したよう
な排気エジェクタノズル３を設けると、排気ジェットの
速度を約４００ｍ／ｓ前後まで下げることができ、Ｂで
示す騒音レベルまで低減することができる。ジェット騒
音は、速度のほぼ８乗に比例するので、排気エジェクタ
ノズルの使用により厳しい騒音規制のパスすることが可
能となる。
ベルを模式的に示す図である。この図において、横軸は
騒音の周波数、縦軸は騒音レベルを示している。次世代
超音速輸送機用エンジンのコアエンジン１から噴射され
る高速ジェットは、例えば約７００ｍ／ｓ前後であり、
Ａで示す広域の騒音が発生する。この騒音Ａは、従来の
エンジンと比較すると騒音レベルが高くかつ広域である
ため、そのままでは、将来（２１世紀）の騒音規制をパ
スすることは到底不可能である。そごで、上述したよう
な排気エジェクタノズル３を設けると、排気ジェットの
速度を約４００ｍ／ｓ前後まで下げることができ、Ｂで
示す騒音レベルまで低減することができる。ジェット騒
音は、速度のほぼ８乗に比例するので、排気エジェクタ
ノズルの使用により厳しい騒音規制のパスすることが可
能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した排気エジェク
タノズルを使用すると、その内部で、高速ジェットと流
入した低速空気とが干渉し、Ｃで示す領域に高周波ノイ
ズが発生する。この高周波ノイズを低減するために、広
帯域の吸音特性を有する多孔質吸音材を排気エジェクタ
ノズルの内面に取り付けることが、従来から検討されて
いた。
タノズルを使用すると、その内部で、高速ジェットと流
入した低速空気とが干渉し、Ｃで示す領域に高周波ノイ
ズが発生する。この高周波ノイズを低減するために、広
帯域の吸音特性を有する多孔質吸音材を排気エジェクタ
ノズルの内面に取り付けることが、従来から検討されて
いた。
【０００５】しかし、十分な吸音特性を確保するため
に、必要な厚さを多孔質吸音材をノズル内面に取り付け
ると、抵抗が著しく増大（１ｄＢ吸音当たり１％の主流
推力損失）することが、本発明の発明者等の実験の結果
明らかとなった。
に、必要な厚さを多孔質吸音材をノズル内面に取り付け
ると、抵抗が著しく増大（１ｄＢ吸音当たり１％の主流
推力損失）することが、本発明の発明者等の実験の結果
明らかとなった。
【０００６】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、多
孔質吸音材の使用により増大する圧力損失を大幅に低減
することができる多孔質吸音材の抵抗低減方法とこの方
法による排気エジェクタノズルを提供することにある。
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、多
孔質吸音材の使用により増大する圧力損失を大幅に低減
することができる多孔質吸音材の抵抗低減方法とこの方
法による排気エジェクタノズルを提供することにある。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】本願発明の発明者等
は、多孔質吸音材の取り付けによる圧力損失増大の原因
を検討した結果、その主原因は、排気ジェットが厚い吸
音材内部へと入り込み、材料内部で大規模な循環が起こ
るためであることがわかった。本発明は、かかる新規の
知見に基づくものである。
は、多孔質吸音材の取り付けによる圧力損失増大の原因
を検討した結果、その主原因は、排気ジェットが厚い吸
音材内部へと入り込み、材料内部で大規模な循環が起こ
るためであることがわかった。本発明は、かかる新規の
知見に基づくものである。
【０００８】すなわち、本発明によれば、排気エジェク
タノズルの内壁に多孔質吸音材を設け、該多孔質吸音材
にエンジン側で抽気した空気を供給し、該抽気空気の圧
力を排気ジェットの圧力よりも高く保持して抽気空気を
多孔質吸音材を通して内側に流す、ことを特徴とする多
孔質吸音材の抵抗低減方法が提供される。また、本発明
によれば、内壁との間に隙間を設けて取り付けられた多
孔質吸音材と、前記隙間に抽気空気を供給する抽気ライ
ンとを備え、これにより、隙間内の圧力を排気ジェット
の圧力よりも高く保持しかつ抽気空気を多孔質吸音材を
通して内側に流す、ことを特徴とする排気エジェクタノ
ズルが提供される。
タノズルの内壁に多孔質吸音材を設け、該多孔質吸音材
にエンジン側で抽気した空気を供給し、該抽気空気の圧
力を排気ジェットの圧力よりも高く保持して抽気空気を
多孔質吸音材を通して内側に流す、ことを特徴とする多
孔質吸音材の抵抗低減方法が提供される。また、本発明
によれば、内壁との間に隙間を設けて取り付けられた多
孔質吸音材と、前記隙間に抽気空気を供給する抽気ライ
ンとを備え、これにより、隙間内の圧力を排気ジェット
の圧力よりも高く保持しかつ抽気空気を多孔質吸音材を
通して内側に流す、ことを特徴とする排気エジェクタノ
ズルが提供される。
【０００９】上記本発明の構成及び方法によれば、多孔
質吸音材とノズル内壁との間に隙間を設け、この隙間に
抽気空気を供給して隙間内の圧力を排気ジェットの圧力
よりも高く保持しかつ抽気空気を多孔質吸音材を通して
内側に流すので、これにより排気ジェットが吸音材内部
に入り込みんで循環するのを防ぐことができ、抵抗を低
減できる。
質吸音材とノズル内壁との間に隙間を設け、この隙間に
抽気空気を供給して隙間内の圧力を排気ジェットの圧力
よりも高く保持しかつ抽気空気を多孔質吸音材を通して
内側に流すので、これにより排気ジェットが吸音材内部
に入り込みんで循環するのを防ぐことができ、抵抗を低
減できる。
【００１０】また、この抽気空気の流れにより、ノズル
内壁と多孔質吸音材を直接冷却することができ、それら
の寿命を延ばすこともできる。更に、ノズル内部の圧力
は、次世代超音速輸送機用エンジンの使用状態におい
て、大気圧以下の低圧となるので、抽気空気の圧力は比
較的低圧で足り、抽気空気による損失を十分低くするこ
とができる。
内壁と多孔質吸音材を直接冷却することができ、それら
の寿命を延ばすこともできる。更に、ノズル内部の圧力
は、次世代超音速輸送機用エンジンの使用状態におい
て、大気圧以下の低圧となるので、抽気空気の圧力は比
較的低圧で足り、抽気空気による損失を十分低くするこ
とができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付して重複した説明を省略す
る。
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付して重複した説明を省略す
る。
【００１２】図１は、排気エジェクタノズルによる圧損
の試験結果である。この図において、横軸は、ライナー
（多孔質吸音材）の長さであり、縦軸は多孔質吸音材に
よるノズル内の圧力損失（％）である。また、図中、●
と○は、２種のライナーＡ，Ｂの実測した圧損であり、
その他の記号は、予測値である。この図から、予測圧損
が０．５〜０．６％にすぎないのに対して、実測圧損が
３〜５％あることがわかる。
の試験結果である。この図において、横軸は、ライナー
（多孔質吸音材）の長さであり、縦軸は多孔質吸音材に
よるノズル内の圧力損失（％）である。また、図中、●
と○は、２種のライナーＡ，Ｂの実測した圧損であり、
その他の記号は、予測値である。この図から、予測圧損
が０．５〜０．６％にすぎないのに対して、実測圧損が
３〜５％あることがわかる。
【００１３】図２は、排気エジェクタノズルの内面等価
粗さ（乱れ厚さ）を示す計算例である。この乱れ厚さ
は、ノズル表面での流体摩擦による圧力損失にほぼ等価
なものである。従って、この試算例から図１における予
測圧損はほぼノズル表面での流体摩擦による圧損である
ことがわかる。また、別に試算した音の吸音による損失
は、０．１％以下の極めて小さいオーダーであった。
粗さ（乱れ厚さ）を示す計算例である。この乱れ厚さ
は、ノズル表面での流体摩擦による圧力損失にほぼ等価
なものである。従って、この試算例から図１における予
測圧損はほぼノズル表面での流体摩擦による圧損である
ことがわかる。また、別に試算した音の吸音による損失
は、０．１％以下の極めて小さいオーダーであった。
【００１４】上述した解析から、多孔質吸音材を用いた
排気エジェクタノズルにおいて、上述したように実測圧
損が高くなるのは、排気ジェットが厚い吸音材内部へと
入り込み、材料内部で大規模な循環が起こるためである
と予測される。
排気エジェクタノズルにおいて、上述したように実測圧
損が高くなるのは、排気ジェットが厚い吸音材内部へと
入り込み、材料内部で大規模な循環が起こるためである
と予測される。
【００１５】図３は、本発明による排気エジェクタノズ
ルの模式図である。この図に示すように、本発明の排気
エジェクタノズル１０は、ノズルの内壁１１との間に隙
間１２を設けて取り付けられた多孔質吸音材１４と、こ
の隙間１２に抽気空気１５を供給する抽気ライン１６と
を備える。抽気空気１５は、図示しないエンジン側のコ
ンプレッサから抽気し、バイパスラインを通して隙間１
２に供給するようになっている。
ルの模式図である。この図に示すように、本発明の排気
エジェクタノズル１０は、ノズルの内壁１１との間に隙
間１２を設けて取り付けられた多孔質吸音材１４と、こ
の隙間１２に抽気空気１５を供給する抽気ライン１６と
を備える。抽気空気１５は、図示しないエンジン側のコ
ンプレッサから抽気し、バイパスラインを通して隙間１
２に供給するようになっている。
【００１６】多孔質吸音材１４の内表面には、穴開き板
１７が取り付けられ、内部を流れる排気ジェット１８か
ら多孔質吸音材１４を保護している。また、多孔質吸音
材１４は、通気性を有するように連続した開口を有する
吸音材であり、その厚さは、必要な吸音特性を満たすよ
うに設定されている。
１７が取り付けられ、内部を流れる排気ジェット１８か
ら多孔質吸音材１４を保護している。また、多孔質吸音
材１４は、通気性を有するように連続した開口を有する
吸音材であり、その厚さは、必要な吸音特性を満たすよ
うに設定されている。
【００１７】更に、抽気空気１５の圧力と流量は、隙間
１２内の圧力が排気ジェット１８の変動する圧力よりも
常に高くなるように設定されている。この構成により、
図３に模式的に示すように、抽気空気１５を多孔質吸音
材１４を通して内側（排気ジェット１８側）に常時流す
ことができる。
１２内の圧力が排気ジェット１８の変動する圧力よりも
常に高くなるように設定されている。この構成により、
図３に模式的に示すように、抽気空気１５を多孔質吸音
材１４を通して内側（排気ジェット１８側）に常時流す
ことができる。
【００１８】上述した排気エジェクタノズルを用い、本
発明の多孔質吸音材の抵抗低減方法によれば、多孔質吸
音材１４とこれを取り付ける排気エジェクタノズルの内
壁１１との間に隙間１２を設け、この隙間１２にエンジ
ン側で抽気した空気１５を供給し、隙間１２内の圧力を
排気ジェットの圧力よりも高く保持しかつ抽気空気１５
を多孔質吸音材１４を通して内側に流す。
発明の多孔質吸音材の抵抗低減方法によれば、多孔質吸
音材１４とこれを取り付ける排気エジェクタノズルの内
壁１１との間に隙間１２を設け、この隙間１２にエンジ
ン側で抽気した空気１５を供給し、隙間１２内の圧力を
排気ジェットの圧力よりも高く保持しかつ抽気空気１５
を多孔質吸音材１４を通して内側に流す。
【００１９】上述した本発明の構成及び方法によれば、
抽気空気１５が多孔質吸音材１４を通して内側に流れる
ので、これにより排気ジェット１８が吸音材内部に入り
込みんで循環するのを防ぐことができ、抵抗を低減でき
る。なお、騒音自体は気体の流れに無関係に多孔質吸音
材１４の内部に入りここで吸音される。また、本発明に
よれば、抽気空気１５の流れにより、ノズル内壁１１と
多孔質吸音材１４を直接冷却することができ、それらの
寿命を延ばすこともできる。更に、ノズル内部の圧力
は、次世代超音速輸送機用エンジンの使用状態におい
て、大気圧以下の低圧となるので、抽気空気の圧力は比
較的低圧で足り、抽気空気による損失を十分低くするこ
とができる。
抽気空気１５が多孔質吸音材１４を通して内側に流れる
ので、これにより排気ジェット１８が吸音材内部に入り
込みんで循環するのを防ぐことができ、抵抗を低減でき
る。なお、騒音自体は気体の流れに無関係に多孔質吸音
材１４の内部に入りここで吸音される。また、本発明に
よれば、抽気空気１５の流れにより、ノズル内壁１１と
多孔質吸音材１４を直接冷却することができ、それらの
寿命を延ばすこともできる。更に、ノズル内部の圧力
は、次世代超音速輸送機用エンジンの使用状態におい
て、大気圧以下の低圧となるので、抽気空気の圧力は比
較的低圧で足り、抽気空気による損失を十分低くするこ
とができる。
【００２０】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
【００２１】
【発明の効果】上述したように、本発明の多孔質吸音材
の抵抗低減方法とこの方法による排気エジェクタノズル
は、多孔質吸音材の使用により増大する圧力損失を大幅
に低減することができ、かつノズル内壁と多孔質吸音材
を直接冷却してそれらの寿命を延ばすことができ、更に
抽気空気による損失も十分低く抑えることができる、等
の優れた効果を有する。
の抵抗低減方法とこの方法による排気エジェクタノズル
は、多孔質吸音材の使用により増大する圧力損失を大幅
に低減することができ、かつノズル内壁と多孔質吸音材
を直接冷却してそれらの寿命を延ばすことができ、更に
抽気空気による損失も十分低く抑えることができる、等
の優れた効果を有する。
【図１】排気エジェクタノズルによる圧損の試験結果で
ある。
ある。
【図２】排気エジェクタノズルの内面等価粗さ（乱れ厚
さ）を示す計算例である。
さ）を示す計算例である。
【図３】本発明による排気エジェクタノズルの模式図で
ある。
ある。
【図４】次世代超音速輸送機用エンジンの模式図であ
る。
る。
【図５】図４のエンジンにおける騒音レベルの模式図で
ある。
ある。
１ コアエンジン ２ ミキサ ３ 排気エジェクタノズル １０ 排気エジェクタノズル １１ ノズルの内壁 １２ 隙間 １４ 多孔質吸音材 １５ 抽気空気 １６ 抽気ライン １７ 穴開き板 １８ 排気ジェット
Claims (2)
- 【請求項１】 排気エジェクタノズルの内壁に多孔質吸
音材を設け、該多孔質吸音材にエンジン側で抽気した空
気を供給し、該抽気空気の圧力を排気ジェットの圧力よ
りも高く保持して抽気空気を多孔質吸音材を通して内側
に流す、ことを特徴とする多孔質吸音材の抵抗低減方
法。 - 【請求項２】 内壁との間に隙間を設けて取り付けられ
た多孔質吸音材と、前記隙間に抽気空気を供給する抽気
ラインとを備え、これにより、隙間内の圧力を排気ジェ
ットの圧力よりも高く保持しかつ抽気空気を多孔質吸音
材を通して内側に流す、ことを特徴とする排気エジェク
タノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7523598A JPH11270344A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 多孔質吸音材の抵抗低減方法とこの方法による排気エジェクタノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7523598A JPH11270344A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 多孔質吸音材の抵抗低減方法とこの方法による排気エジェクタノズル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11270344A true JPH11270344A (ja) | 1999-10-05 |
Family
ID=13570363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7523598A Pending JPH11270344A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 多孔質吸音材の抵抗低減方法とこの方法による排気エジェクタノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11270344A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010025076A (ja) * | 2008-07-24 | 2010-02-04 | Ihi Corp | 流路構造体 |
-
1998
- 1998-03-24 JP JP7523598A patent/JPH11270344A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010025076A (ja) * | 2008-07-24 | 2010-02-04 | Ihi Corp | 流路構造体 |
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