| 【発明の名称】 |
ジェットエンジン用騒音低減装置及び排気ノズル |
| 【発明者】 |
【氏名】山本 政彦
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| 【要約】 |
【課題】効果的に騒音を低減するとともに、軽量化を容易に図ることができるジェットエンジン用騒音低減装置及び排気ノズルを提供する。
【解決手段】排気ガスと外気とを混合するためのミキサ２０がエンジン１１の後方に配されており、騒音低減モードにおいて、ミキサ２０に向かって排気ガスを加速するための流路とミキサ２０に外気を案内するための流路とを流路形成部１２によって形成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 巡航モードと騒音低減モードとを有し、騒音低減モードにおいてエンジンの排気ガスによる騒音を低減するジェットエンジン用騒音低減装置であって、前記排気ガスと外気とを混合するためにエンジンの後方に配されるミキサと、騒音低減モードにおいて、前記ミキサに向かって前記排気ガスを加速するための流路と前記ミキサに外気を案内するための流路とを形成する流路形成部と、を備えることを特徴とするジェットエンジン用騒音低減装置。
【請求項２】 前記流路形成部は、断面形状が円形に形成されることを特徴とする請求項１に記載のジェットエンジン用騒音低減装置。
【請求項３】 前記流路形成部は、巡航モードにおいて外気に面するダクトの一部をなし、騒音低減モードにおいて該ダクトから傾斜して外気を前記ミキサに案内する第１可動部材と、巡航モードにおいて互いに離れて配され、騒音低減モードにおいて互いに当接されて内部に絞り型の流路を形成する複数の第２可動部材と、モードごとに前記第１及び第２可動部材の配設状態を変化させるアクチュエータと、を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のジェットエンジン用騒音低減装置。
【請求項４】 前記第１可動部材と前記第２可動部材とは、連動するように互いに連結されていることを特徴とする請求項３に記載のジェットエンジン用騒音低減装置。
【請求項５】 前記ミキサの後方には、内面に吸音材が取り付けられた吸音ダクトが配されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のジェットエンジン用騒音低減装置。
【請求項６】 エンジンの排気ガスを加速するための絞り型の流路及び発散型の流路が形成される絞り・発散型のジェットエンジン用排気ノズルであって、巡航速度に応じて発散型の流路の断面積を変化させるアクチュエータを備えることを特徴とするジェットエンジン用排気ノズル。
【請求項７】 巡航モードと騒音低減モードとを有するジェットエンジン用排気ノズルであって、騒音低減モードにおいてエンジンの排気ガスによる騒音を低減するために、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の騒音低減装置を備えることを特徴とするジェットエンジン用排気ノズル。
【請求項８】 巡航モードにおいて前記騒音低減装置の後方にエンジンの排気ガスを加速するための流路を形成し、騒音低減モードにおいて前記騒音低減装置の後方に断面積が一定の流路を形成することを特徴とする請求項７に記載のジェットエンジン用排気ノズル。
【請求項９】 請求項６に記載の絞り・発散型の排気ノズルであることを特徴とする請求項８に記載のジェットエンジン用排気ノズル。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ジェットエンジン用騒音低減装置及び排気ノズルに係わり、特に、軽量化を図りつつ効果的に騒音を低減するものである。
【０００２】
【従来の技術】ジェットエンジンでは、エンジンから排気された排気ガスによって生じるジェット流により大きな騒音が生じることが知られている。特に、超音速旅客機（ＳＳＴ：Super Sonic Transporter）などに用いられる超音速機用のジェットエンジンでは、ジェット流の速度が大きいために騒音も大きく、離着陸時や低空飛行時など、地上付近で発生する騒音の低減が課題となっている。
【０００３】そのため、超音速機に用いられるジェットエンジンでは、例えば図９に示すような排気ノズルを搭載する検討がなされてきた。この図９において、上半分は超音速巡航時、下半分は騒音低減時を示している。この排気ノズルは、排気ガス１００の流れを制御するための１次可変ノズル１０１と、その排気ガスに外気（空気）を混入して後方に導くための２次可変ノズル１０２とを備えている。エンジン１０３から排気された高速の排気ガス１００は、絞り型の流路１０４及び発散型の流路１０５を通ることにより加速されて超音速のジェット流となる。騒音低減時（航空機の離着陸時や低空飛行時）には、２次可変ノズル１０２に外気を導入し、ミキサ１０６により１次可変ノズル１０１からの高速の排気ガスと低速の外気とを混合することによりジェット流の速度を落として騒音の低減を図る。一方、騒音が大きな問題とならない上空を航空機が巡航する超音速巡航時には、外気の導入を止め、ミキサ１０６を格納してジェット流をそのまま後方に噴出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、こうしたジェットエンジン用排気ノズルでは、ミキサの性能が低く、騒音を十分低減できないという問題があった。すなわち、ミキサの抵抗によって推力効率に悪影響が生じるのを避けるために、巡航時にはミキサを超音速流れの流路上から外して格納する必要がある。そのため、ミキサの形状及び大きさの制約が厳しく、平板のような性能の低いミキサしか搭載できなかった。
【０００５】また、近年のジェットエンジンでは、最適な推力効率を得ることを目的として排気ノズルに対して要求される機能が増える傾向にあり、騒音低減機能を含めて各機能を比較的簡素な機構で構成するために、矩形の断面形状を有する排気ノズルの検討が行われている。
【０００６】ところが、こうした矩形の断面形状を有する排気ノズルでは、円形の断面形状の排気ノズルに比べて剛性を高めるのが難しく、要求される強度を満足しようとすると、部材の板厚が増すなどにより、重量が大幅に増大してしまいやすい。
【０００７】本発明は、上述する事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、効果的にジェット流の騒音を低減するとともに、軽量化を容易に図ることができる騒音低減装置及び排気ノズルを提供することである。また、本発明の他の目的は、最適な推力効率を得ることができるジェットエンジン用排気ノズルを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、巡航モードと騒音低減モードとを有し、騒音低減モードにおいてエンジンの排気ガスによる騒音を低減するジェットエンジン用騒音低減装置であって、前記排気ガスと外気とを混合するためにエンジンの後方に配されるミキサと、騒音低減モードにおいて、前記ミキサに向かって前記排気ガスを加速するための流路と前記ミキサに外気を案内するための流路とを形成する流路形成部と、を備える技術が採用される。この騒音低減装置では、騒音低減モードにおいて、流路形成部によりミキサに外気が案内され、この外気と排気ガスとがミキサによって混合されることによって、排気ガスの速度が落ち、騒音が低減される。またこのとき、流路形成部によって形成される流路により、ミキサに向かって排気ガスが加速され、加速された流れによって推力が生じる。このように、この騒音低減装置では、騒音を低減する機能に加えて排気ガスを加速して推力を生じさせる機能を独自に有しているので、巡航モードにおける排気ガスを加速する位置から離れた位置にミキサを配することが可能となる。そのため、巡航モードにおける排気ガスを加速する位置よりも前方にミキサを配することで、巡航モードにおいてミキサに流れる排気ガスが加速前の低速状態となり、ミキサの抵抗による推力効率への影響が小さくなる。したがって、ミキサを格納する必要がなくなり、その機構が不要となるので、軽量化が容易に図られる。
【０００９】この場合にあって、請求項２に記載の発明のように、前記流路形成部は、断面形状が円形に形成されることにより、装置全体の剛性が増す。
【００１０】また、請求項１または請求項２に記載のジェットエンジン用騒音低減装置において、請求項３に記載の発明のように、前記流路形成部は、巡航モードにおいて外気に面するダクトの一部をなし、騒音低減モードにおいて該ダクトから傾斜して外気を前記ミキサに案内する第１可動部材と、巡航モードにおいて互いに離れて配され、騒音低減モードにおいて互いに当接されて内部に絞り型の流路を形成する複数の第２可動部材と、モードごとに前記第１及び第２可動部材の配設状態を変化させるアクチュエータと、を有してもよい。この場合には、巡航モードにおいて、第１可動部材が離れて配されるとともに第２可動部材が外気に面するダクトの一部をなすので、第１及び第２可動部材による排気ガスの流れに対する抵抗増加が抑制される。また、騒音低減モードにおいて、第１可動部材が当接されて内部に絞り型の流路を形成することにより排気ガスが加速され、第２可動部材が前記ダクトから傾斜することにより外気がミキサに案内される。
【００１１】この場合にあって、請求項４に記載の発明のように、前記第１可動部材と前記第２可動部材とは、連動するように互いに連結されてもよい。この場合には、第１及び第２可動部材を駆動するための機構が簡素化される。
【００１２】また、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のジェットエンジン用騒音低減装置において、請求項５に記載の発明のように、前記ミキサの後方には、内面に吸音材が取り付けられた吸音ダクトが配されてもよい。この場合には、外気と混合されて低速となった排気ガスの騒音が吸音ダクト内でさらに低減される。
【００１３】請求項６に記載の発明は、エンジンの排気ガスを加速するための絞り型の流路及び発散型の流路が形成される絞り・発散型のジェットエンジン用排気ノズルであって、巡航速度に応じて発散型の流路の断面積を変化させるアクチュエータを備える技術が採用される。この排気ノズルでは、巡航速度に応じて発散型の流路の断面積が変化するために、排気ガスが効率的に発散されて適正な推力が生じる。例えば、巡航速度が大きく排気ガスの圧力と大気圧との圧力比が高いときにはノズル出口の断面積を大きくし、逆に巡航速度が小さく前記圧力比が低いときにはノズル出口の断面積を小さくすることで、流路内で排気ガスが効率的に流れて、適正な推力が得られるようになる。
【００１４】請求項７に記載の発明は、巡航モードと騒音低減モードとを有するジェットエンジン用排気ノズルであって、騒音低減モードにおいてエンジンの排気ガスによる騒音を低減するために、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の騒音低減装置を備える技術が採用される。このジェットエンジン用排気ノズルでは、効果的に騒音が低減されるとともに、ミキサを固定式とすることにより軽量化が容易に図られる。
【００１５】この場合にあって、請求項７に記載の発明のように、巡航モードにおいて前記騒音低減装置の後方にエンジンの排気ガスを加速するための流路を形成し、騒音低減モードにおいて前記騒音低減装置の後方に断面積が一定の流路を形成することにより、巡航モードにおいて騒音低減装置の後方で加速された流れによって推力が生じ、騒音低減モードにおいて騒音低減装置で加速された流れによって推力が生じる。この場合にあって、請求項９に記載の発明のように、請求項６に記載の絞り・発散型の排気ノズルであることにより、適正な推力が容易に得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る騒音低減装置を備えるジェットエンジン用排気ノズルの一実施形態について図面を参照して説明する。図２は、本発明に係るジェットエンジン用排気ノズルの断面図である。本実施形態の排気ノズルは、超音速航空機のジェットエンジンに用いられるものであり、巡航時のための巡航モードと、離着陸時及び低空飛行時のための騒音低減モードとを有している。さらに、巡航モードは巡航速度に応じて、亜音速による巡航時のための亜音速巡航モードと超音速による巡航時のための超音速巡航モードとに分かれている。また、これらのモードは、不図示の制御装置により選択的に切り替えられるようになっている。
【００１７】図２において、排気ノズル１０は、円形の断面形状を有して全体が形成されている。また、エンジン１１から後方に向かって順に、流路形成部としてのインテーク部１２、吸音ダクト１３、及び絞り・発散部１４が配されている。
【００１８】前記インテーク部１２は、エンジン１１からの排気ガスと外気とを混合するためのミキサ２０を内部に有しており、騒音低減モードにおいてミキサ２０に外気を案内するための流路（インテーク）を形成するように構成されている。すなわち、インテーク部１２は、図３に示すように、前記ミキサ２０と、流体を案内する流路を形成するための第１案内体２１及び第２案内体２２と、この第１及び第２案内体２１，２２を駆動するための複数の第１アクチュエータ２３とを含んで構成されている。
【００１９】ミキサ２０は、全体が円環状の固定式ローブ形ミキサであり、隔壁２０ａの内側を流れる流体と外側を流れる流体とを効率よく混合するように、下流側の一端で隔壁２０ａが径方向に交互に入り組んだペネトレーション構造をなしている。さらに、ミキサ２０は、下流側の端部で隔壁２０ａの内側の流路の断面積が最小となり、かつ、軸方向に流れる流体に与える抵抗がなるべく小さくなるように（例えば、ミキサ２０の軸方向全面投影面積を数パーセント以下にする）、その形状が設計されている。また、ミキサ２０は、中心軸がエンジンの軸心と一致するように複数のストラット２４によってフレーム２５に固定され、中央の円形の開口部には図２に示すようにエンジンからの排気ガスを案内するためのプラグ２６が差し込まれている。なお、図３に示すインテーク部１２のフレーム２５は、同一軸心上に互いに離間して配される第１及び第２円環状部材２５ａ，２５ｂと、これらの第１及び第２円環状部材２５ａ，２５ｂを結ぶ複数のサポート部材２５ｃとから構成されており、各部材がそれぞれ外気に接するダクト２７の（ナセル）の一部を形成するようになっている。
【００２０】第１案内体２１は、巡航モードにおいて外気に面するダクト（ナセル）の一部として機能し、騒音低減モードにおいて外気を導入するエジェクタインテークランプとして機能するものである。第１案内体２１は、周方向に並べて配される複数（ここでは３組）の第１可動部材２８を備えている。この第１可動部材２８は、図４に示すように、上流側の端部２８ａをヒンジ点にして配設状態が変化するように設けられている。また、第１可動部材２８は、図５に示すように、巡航モードにおいて外気に面するダクト２７（ナセル）の一部をなし、騒音低減モードにおいて該ダクト２７から傾斜して外気をミキサ２０の隔壁２０ａの外側に案内するようになっている。
【００２１】第２案内体２２は、騒音低減モードにおいてエンジン１１（図２参照）からの排気ガス流を加速させる絞り（コンバージェント）として機能するものである。第２案内体２２は、第１可動部材２８の内側で、図３に示すように、周方向に並べて配される複数（ここでは３組）の第２可動部材２９を備えている。この第２可動部材２９は、図４に示すように、上流側の端部２９ａをヒンジ点にして配設状態が変化するように設けられている。また、図５に示すように、巡航モードにおいて周方向の縁部が互いに離れて配され、騒音低減モードにおいて該縁部が互いに当接されて内部に絞り型の流路（コンバージェント部）ＣＴ、すなわち上流側（エンジン１１側）から下流（ミキサ２０側）に向かって断面積が縮小する流路を形成し、外気をミキサ２０の隔壁２０ａの内側に案内する（外気をエジェクタ効果により吸引する）ようになっている。なお、第１可動部材２８と第２可動部材２９とは、図４に示すように、配設状態が連動して変化するようにリンク部材３０で互いに連結されている。
【００２２】また、第１アクチュエータ２３は、互いに同期して作動するように複数が同期リング３１を介して連結されており、第２可動部材２９の外周面に設けられたトラックレール３２に沿って同期リング３１を軸方向に移動することで第１及び第２可動部材２１，２２をヒンジ点中心に回転移動させるように構成されている。また、この第１アクチュエータ２３は、不図示の制御装置により複数が一系統で同時に制御される。なお、第１アクチュエータは、この構成に限定されるものではなく、第１及び第２案内体２１，２２を駆動できれば他の構成（他の駆動方法）でもよいことは言うまでもない。
【００２３】図２に戻り、前記吸音ダクト１３は、全体が円筒状に形成されており、上流側の端部が前記インテーク部１２に接続され、下流側の端部が絞り・発散部１４に接続されている。また、ミキサ２０からの流れが効率よく混合されるように、その長さ（軸方向長さ）が定められている。さらに、吸音ダクト１３の内周面には、排気ガスと外気との混合流の音を吸収するための吸音材（吸音ライナ）３３が取り付けられている。
【００２４】この吸音材３３は、広帯域の吸音特性を有する多孔質状に形成された素材からなり、エンジン１１からの排気ガスにさらされるため、例えばセラミック系の材料など、耐熱性の高い材質のものが用いられる。この場合、吸音材３３を円筒状に形成するのが難しい場合には所定形状（例えば多角形状）の板状に形成し、吸音ダクト１３の内壁に敷き詰めて取り付けてもよい。また、排気ガスが吸音材３３に入り込んで抵抗が増加するのを防ぐことを目的として、吸音ダクト１３の内壁との間に隙間を設けて吸音材３３を取り付け、この隙間に空気を供給する抽気ラインを設け、隙間の圧力が吸音ダクト１３内に流入する排気ガスの圧力よりも高く保持して、多孔質の吸音材３３を通して抽気空気を内側に流すように構成してもよい。
【００２５】なお、上述した流路形成部としてのインテーク部１２と吸音ダクト１３とにより排気ノズルの一部として騒音低減装置が構成される。
【００２６】前記絞り・発散部１４は、エンジン１１の排気ガスを加速するための絞り及び発散（convergent-divergent）型の流路を形成するためのものであり、図６に示すように、巡航モードにおいてコンバージェントフラップとして機能するＣフラップ４０と、巡航モードにおいてダイバージェントフラップとして機能するＤフラップ４１と、これらＣフラップ４０及びＤフラップ４１の配設状態を変化させるための第２アクチュエータ４２及び第３アクチュエータ４３とを備えている。
【００２７】Ｃフラップ４０は、複数が互いに隣接して周方向に並べて配され、図７に示すように、第２アクチュエータ４２に駆動されて、上流側（図７における左側）の端部４０ａをヒンジ点にして絞り型の流路の断面積（下流側の端部４０ｂで形成される開口の面積）を変化させるようになっている。また、Ｄフラップ４１は、Ｃフラップ４０と同様に複数が互いに隣接して周方向に並べて配されるとともに、上流側の端部４１ａがＣフラップ４０の端部４０ｂと連結され、第３アクチュエータ４３に駆動されて、端部４１ａをヒンジ点にして発散型の流路の断面積（下流側の端部４１ｂで形成される開口の面積）を変化させるようになっている。
【００２８】また、第２アクチュエータ４２は、互いに同期して作動するようにＣ用同期リング４５を介して複数が連結されており、Ｃフラップ４０の外周面に設けられたトラックレール４６に沿ってＣ用同期リング４５を軸方向に移動させることで、Ｃフラップ４０をヒンジ点中心に回転移動させるように構成されている。さらに、第３アクチュエータ４３は、互いに同期して作動するように複数がＤ用同期リング４７を介して連結されており、Ｄ用同期リング４７を軸方向に移動することで、Ｄ用同期リング４７とＤフラップ４１の端部４１ｂとを結ぶＤ用リンク部材４８を介して、Ｄ用フラップ４１をヒンジ中心に回転移動させるように構成されている。なお、符号４９は外部フラップとして機能するＥフラップであり、このＥフラップ４９は、Ｃフラップ４０及びＤフラップ４１を外側から覆うように配され、Ｄ用リンク部材４８と常に略平行となるように構成されている。
【００２９】ここで、絞り・発散部１４の作用について説明する。図８は、（ａ）騒音低減モード（離着陸時や低空飛行時）、（ｂ）超音速巡航モード、（ｃ）亜音速巡航モード、における絞り・発散部１４の状態を示す図である。
【００３０】騒音低減モードにおいて、絞り・発散部１４では、第２及び第３アクチュエータ４２，４３によってＣ用同期リング４５及びＤ用同期リング４７が下流側（図８における右側）に移動され、Ｃフラップ４０及びＤフラップ４１が同一円周上に配されて、軸方向に一定の断面積を有する流路が形成される。そのため、上流からのガスの流れは、大きな圧力変化を伴うことなく出口５０から排出される。
【００３１】亜音速巡航モードでは、第２及び第３アクチュエータ４２，４３によってＣ用同期リング４５及びＤ用同期リング４７が騒音低減モードに比べて上流側（図８における左側）に移動し、Ｃフラップ４０の下流側の端部が軸心方向に移動する。これにより、ガスの流れ方向に断面積が縮小する絞り型の流路（コンバージェント部）が形成されるとともに、ガスの流れ方向に断面積が拡大する発散型の流路（ダイバージェント部）がコンバージェント部の後方に形成される。ガスの流れはコンバージェント部によって加速される（遷音速流）。このとき、ノズルスロート（断面積が最も小さい箇所）ＮＳは、ここではＣフラップ４０の下流側の端部に位置する。ノズルスロートＮＳを出たガスの流れはコンバージェント部で増速されて出口５０から排出される。
【００３２】超音速巡航モードでは、第３アクチュエータ４３によってＤ用同期リング４７が亜音速巡航モードに比べて上流側に移動する。これにより、亜音速巡航モードに比べて、コンバージェント部の断面積は同一で、ダイバージェント部の断面積がガスの流れ方向に向かってさらに拡大して、出口５０の開口面積が大きい。ガスの流れはコンバージェント部によって加速されて超音速流となり、ダイバージェント部によって発散される。超音速巡航モードでは、絞り・発散部１４内の圧力と外部の気圧との圧力比が亜音速巡航モードに比べて高いために、ダイバージェント部の断面積が亜音速巡航モードと同じであると、ガスの流れが外気との圧力差による抵抗を受けて効率よく排出されず、適正な推力が得られない恐れがある。ここでは、亜音速巡航モードに比べてダイバージェント部の断面積を大きくすることで、コンバージェント部でガスの流れが効率的に加速されるようになり、超音速のジェット流が出口５０から排出される。
【００３３】このように、この絞り・発散部１４では、第３アクチュエータ４３により、巡航速度に応じてコンバージェント部の断面積が変化するので、排気ガスがダイバージェント部で効率的に発散される。そのため、コンバージェント部で効率的にガスの流れが加速され、適正な推力を効率よく得ることができる。また、第２アクチュエータ、第３アクチュエータ、及びリンク機構を用いてフラップを動かすために、フラッパの配置状態に自由度が高く、推力を効率よく得ることを目的として、流路を柔軟に変形することが可能となる。
【００３４】次に、上述のように構成されるジェットエンジン用排気ノズルにおける騒音低減動作について説明する。図１は排気ノズル１０内におけるエンジン１１からの排気ガス５０の流れを示す図であり、上半分が巡航モード、下半分が騒音低減モードを示している。
【００３５】まず、巡航モードにおいて、インテーク部１２では、第１可動部材２８は外気に面するダクト２７（ナセル）の一部となっており、第２可動部材２９は開いた状態となっている。このとき、第１及び第２可動部材２９は排気ガス６０の流路から外れた位置に配されるため、第１及び第２可動部材２８，２９による排気ガス６０の流れに対する抵抗は小さい。
【００３６】エンジン１１から排気された高速の排気ガス６０は、上述したように、絞り・発散部１４によって加速され、この加速されたジェット流によって推力が生じる。このとき、ミキサ２０は、ノズルスロートＮＳの前方（上流側）で、ノズルスロートＮＳから所定距離離れて配されているので、ミキサ２０を有するインテーク部１２では、排気ガス６０は加速前の低速（例えばマッハ０．３程度）状態で流れ、ミキサ２０の抵抗による推力効率への悪影響は小さい。なお、巡航モードでは、騒音が問題とならない上空を航空機が巡航していることを想定しているため、騒音を低減する措置は特に講じていない。
【００３７】騒音低減モードにおいて、インテーク部１２では、第１アクチュエータ２３によって第１可動部材２８が軸心方向に移動して周縁部が互いに当接することにより、エンジン１１側からミキサ２０側に向かって断面積が縮小する絞り型の流路（コンバージェント部ＣＴ）が形成される。なお、このときのノズルスロートＮＳは、ミキサ２０の下流側の端部に位置し、隔壁２０ａで囲まれた内側に形成される。エンジン１１から排気された高速の排気ガス６０は、インテーク部１２に形成されたコンバージェント部ＣＴにより加速されながら、ミキサ２０の隔壁２０ａの内側に案内され、ミキサ２０でさらに加速されてジェット流となる。
【００３８】このとき、前述したように、絞り・発散部１４では、軸方向に一定の断面積を有する流路が形成されており、部分的に大きな圧力変化が生じないため、インテーク部１２のコンバージェント部ＣＴによって確実に排気ガス６０が加速される。
【００３９】また、第２可動部材２９がダクト２７から傾斜することにより、外気を導入する流路としてのエジェクタインテークＥＴが形成される。そして、排気ノズル１０に導入された外気６１は、エジェクタインテークランプとしての第２可動部材２９の外側の周面に沿って、ミキサ２０の隔壁２０ａの外側に案内され、排気ガス６０に混入される。
【００４０】このとき、ローブ形のミキサ２０により排気ガス６０と外気６１とが効率よく混合されて、混合されたジェット流６２の速度が低減され、これにより騒音が低減される。さらに、このジェット流６２が吸音ダクト１３内を流れることにより、吸音材３３によってジェット流６２のノイズが吸音され、騒音がさらに低減される。
【００４１】すなわち、上述した本実施形態のジェットエンジン用排気ノズル１０によれば、インテーク部１２が騒音を低減する機能に加えて排気ガス６０を加速して推力を生じさせる機能を有しているので、巡航モードにおいて排気ガス６０を加速する絞り・発散部１４から離れた前方にミキサ２０を配することが可能となる。そのため、ミキサ２０が排気ガス６０の流路上に固定されていても、巡航モードにおいてミキサ２０に流れる排気ガス６０は加速前の低速状態となり、ミキサ２０による悪影響が大きく生じない。したがって、従来に比べてミキサ２０を格納するための機構が不要となり、軽量化が容易に図られる。
【００４２】しかも、固定式のミキサを用いることができるため、混合効率の高いミキサを採用することで、騒音を確実に低減することが可能となる。また、分割する必要がないため、大型で軽いミキサを容易に搭載することができる。
【００４３】さらに、インテーク部１２を含め、排気ノズル１０全体の断面形状が円形に形成されるので、剛性が高く、要求される強度に対して、矩形断面のものに比べて軽量化を容易に図ることができる。また、断面形状が円形であると、例えば上述した同期リング３１等により、複数のアクチュエータの連結が図りやすく、複数のアクチュエータを簡単な構成で容易に連動させることが可能となる。さらに、例えば上述した第１可動部材２８と第２可動部材２９とのように、リンク部材によって連動して部材を動かすように構成することにより、１系統のアクチュエータで動作させることができるなど、アクチュエータの数を低減でき、さらに機構の簡素化が図れる。
【００４４】なお、上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする。
【００４５】本発明は、超音速航空機に限らず、騒音低減を必要とするジェットエンジンを備える他の機体に適用してもよい。
【００４６】また、上述した実施形態では、外気と排気ガスとを混合するためのミキサとしてローブ形のミキサを用いているが、これに限るものではなく、他の形態のミキサを用いてもよい。
【００４７】また、上述した実施形態では、流路形成部としてのインテーク部１２、吸音ダクト１３、絞り・発散部１４を備えているが、少なくともインテーク部１２と絞り・発散部１４を備えていれば軽量化を図りつつ騒音を低減することが可能である。さらに、巡航モードにおいて排気ガスを加速するには、少なくとも絞り型の流路があればよく、発散型の流路が形成されない構成であってもよい。
【００４８】また、上述した実施形態を構成する部材の材質として、セラミック系複合材料やＡｌ系金属間化合物などの軽量の材料を用いることでさらに軽量化を図ることが可能となる。
【００４９】また、吸音ダクト１３は、特開平０７−２４７９０５号公報に記載されているように、複数の貫通した消音孔を有する板部材と、この板部材を支持しかつ複数の独立した消音チャンバを有するハニカム構造体と、このハニカム構造体を支持しかつ複数の貫通した空気導入孔を有する反射板とを備え、空気導入孔、消音チャンバ及び消音孔を介して吸音ダクト１３内に低温の空気を供給し、吸音ダクト１３内や吸音材３３自体の温度を下げるように構成してもよい。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば以下の効果を得ることができる。請求項１から請求項５に係るジェットエンジン用騒音低減装置、及び請求項７から請求項９に係るジェットエンジン用排気ノズルによれば、ミキサを格納するための機構が不要となるので、効率のよいミキサを用いることで、効果的に騒音を低減するとともに、軽量化を容易に図ることができる。また、請求項６及び請求項９に係るジェットエンジン用排気ノズルによれば、巡航速度に応じて発散型の流路の断面積を変化させることにより、ガスの流れに損失が少なくなり、最適な推力効率を得ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００００９９
【氏名又は名称】石川島播磨重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年３月２４日（２０００．３．２４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６４９０８
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２７１７１０（Ｐ２００１−２７１７１０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１０月５日（２００１．１０．５） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−８５２８９（Ｐ２０００−８５２８９） |
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