(57)【要約】【課題】性能（音響抑制度合）が向上された共振器およびこれが組み込まれたエンジンを提供する。【解決手段】本発明により、エンジンに使用される音響共振器２０が提供される。音響共振器２０は、ある容積を備えた空胴２２、開口部２４、および開口部２２と空胴２４とを連結する通路２６を含む。開口部２４は、通路２６に流入する流体の剥離を遅延させ、かつ流体剥離によって生じる損失を低減する手段を備える。好適な態様においては、この流体剥離遅延・損失低減手段は開口部２４上に湾曲した入口３４を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある容積を備えた空胴、開口部、および上記開口部と上記空胴とを連結する通路を備え、かつ、上記開口部は、上記通路に流入する流体の剥離を遅延させかつ流体剥離によって生ずる損失を低減するための剥離遅延・損失低減手段を備えることを特徴とする共振器。
【請求項２】
上記開口部は前方端部を備え、かつ、上記前方端部は非平面的表面によって形成され、上記剥離遅延・損失低減手段に含まれることを特徴とする請求項１に記載の共振器。
【請求項３】
上記非平面的表面は湾曲した端部によって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の共振器。
【請求項４】
上記開口部は後方端部を備えることを特徴とする請求項２に記載の共振器。
【請求項５】
上記後方端部は、第２平面と交差する第１平面によって形成されていることを特徴とする請求項４に記載の共振器。
【請求項６】
上記湾曲した縁部は、上記平面からの流れの剥離が起きないように十分に遡った点から開始することを特徴とする請求項３に記載の共振器。
【請求項７】
共振器が所定部分に組み込まれたエンジンであって、
上記共振器は、ある容積を備えた空胴、開口部、および上記開口部と上記空胴とを連結する通路を備え、かつ、
上記開口部は、上記通路に流入する流体の剥離を遅延させかつ流体剥離によって生ずる損失を低減するための剥離遅延・損失低減手段を備えることを特徴とするエンジン。
【請求項８】
上記開口部は前方端部を備え、かつ、上記前方端部は非平面的表面によって形成され、上記剥離遅延・損失低減手段に含まれることを特徴とする請求項７に記載のエンジン。
【請求項９】
上記非平面的表面は湾曲した縁部によって形成されていることを特徴とする請求項８に記載のエンジン。
【請求項１０】
上記開口部は後方端部を備えることを特徴とする請求項８に記載のエンジン。
【請求項１１】
上記後方端部は、第２平面と交差する第１平面によって形成されていることを特徴とする請求項１０に記載のエンジン。
【請求項１２】
上記所定部分はファン入口を構成することを特徴とする請求項７に記載のエンジン。
【請求項１３】
上記所定部分はナセル入口を構成することを特徴とする請求項７に記載のエンジン。
【請求項１４】
上記所定部分はロケットエンジンノズルの一部を構成することを特徴とする請求項７に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機エンジン用の音響ダンパの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すようなヘムホルツ共振器（Ｈｅｍｈｏｌｔｚ  ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）１０が、音響エネルギを放散させるのに通常使用される。共振器１０は、一般に、開口部１２と、密封された容積つまり空胴（キャビティ）１４と、開口部１２を容積１４に連結する通路つまり管１６とを含む。
【０００３】
ガスタービンエンジンのオーグメンタ部において、スクリーチとして知られる熱音響的不安定性を抑制するために共振器（ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）が使用される。スクリーチは抑制されないと、オーグメンタ部に構造的な損傷を発生させる原因ともなり得る。ヘムホルツ共振器は、熱音響的不安定性の抑制のためにロケットエンジンにも使用され、またノイズの抑制のために航空機のナセル入口やファンダクトにも使用される。音響放散はヘムホルツ共振器の共振周波数となった時点で最大となり、この共振周波数は、共振器の幾何学的パラメータすなわち開口部面積、通路長さ、空胴容積によって定められる。共振器の共振周波数は、これらの幾何学的パラメータを変更することによって調整可能である。共振器性能つまり共振器が提供する音響抑制度合は、共振器の幾何学的パラメータと、作動流体が開口部を介して容積に流入するときに受ける作動流体の流体抵抗（全圧力損失）と、の双方によって決定される。
【０００４】
共振器外部の流体が開口部をかすめて通る（ｇｒａｚｉｎｇ、グレージング）中間流れ（ｍｅａｎ  ｆｌｏｗ）を有さないような用途においては、損失の主要な成分は、開口部の摩擦損失と、流体が容積流入時に受ける送出損失（ｄｕｍｐ  ｌｏｓｓ）である。図２に示すように、外部流れが開口部１２をかすめて通る中間流れを有する用途においては、開口部１２の流体抵抗は大幅に増大し、共振器の性能を落とす。グレージング流のマッハ数が増大する程、共振器の性能は低下する。グレージング流のマッハ数でもって共振性能が低下する理由は、図２に示すように、流れ１８が開口部の前方端部１９から分離して、流体抵抗を増大させるからである。共振器１０に流入する空気量は循環領域１７の大きさによって制限される。循環領域１７は流体が共振器１０内に流入可能な開口部断面寸法を減少させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は共振器の性能向上を実現することである。
【０００６】
上記目的は本発明の共振器によって実現される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、エンジン用の共振器が提供される。共振器は、ある容積を備えた空胴、開口部、および開口部と空胴とを連結する通路を含む。開口部は、通路に流入する流体の剥離を遅延させ、かつ流体剥離によって生じる損失を低減する手段を備える。好適な態様においては、この流体剥離遅延・損失低減手段は開口部上に湾曲した入口を含む。
【０００８】
本発明の音響ダンパにおけるその他の詳細や付随するその他の目的や利点は、以下の詳細な説明や添付図面に開示されている。添付図面において同様の参照符号は同様の要素を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図面を参照すると、図３は本発明に従う共振器２０を示す。共振器２０は、ある容積を形成する空胴２２、開口部２４、および開口部２４と空胴２２とを連結する通路２６を備える。通路２６は、後方面３０と好ましくは直角をなす後方壁２８を備える。通路壁２８，２９は直線状でも、曲線状でもよい。
【００１０】
通路２６に流入する流体の剥離を遅延させるために、開口部２４の前方端部３２は形状付きの、つまり湾曲した、入口部３４を備える。この形状付きの、つまり湾曲した、入口部３４を設けることによって、形成される循環領域の大きさが減少され、制限される。結果として、より多くの流体が開口部２４と通路２６とを介して共振器２０に流入し、従って、音響エネルギを減衰する共振器２０の能力を向上する。
【００１１】
図３から明らかなように、湾曲した入口部３４は、面４０上の点３８から通路２６のほぼ中間にある点４２まで延びる。点３８は、流れが上流壁３２から剥離しないように面４０上に十分に遡った位置にすべきである。
【００１２】
形状付きつまり湾曲付き入口部３４を使用することによって、共振器の性能が倍増することが判明している。これについては、図４に示すベースラインの共振器性能と比較された図５に示す共振器性能によって実証される。
【００１３】
ここで、図６，７を参照すると、エンジン５２のオーグメンタ部５０が示されている。エンジン５２は当該分野で公知の適当なガスタービンエンジンを含む。共振器２０は、タービンエグゾーストケースボックス５６の下にあるテールコーン構造体（尾部の円錐形構造体）内に配置され、このケースボックス５６は内径パネル５７に接続されている。
【００１４】
本発明の共振器設計は実に有利である。上記性能向上は、詳細設計へのコストをほとんど増大させないで必要となる共振器の数を減少させるために、重量とコストの相当な節約をもたらす。
【００１５】
本発明の共振器２０の設計は、いかなる移動流体の領域でも使用可能である。例えば、図８に示すように、エンジンのファン入口５８に１つもしくは複数の共振器２０を組み込んでもよい。図８に示すように、上記ファン入口内の共振器に加えて、あるいはこれに代えて、ナセル入口６０に１つもしくは複数の共振器２０を組み込んでもよい。さらに、図９に示すように、ロケットエグゾーストノズル６２に１つもしくは複数の共振器２０を組み込んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のヘルムホルツ共振器を示す図である。
【図２】従来のヘルムホルツ共振器のグレージング流の効果を示す図である。
【図３】本発明に従う開口部を有した共振器を示す図である。
【図４】ベースラインの共振器の性能を示す図である。
【図５】本発明に従う形状付き開口部を備えた共振器の性能を示す図である。
【図６】本発明の共振器を使用可能なエンジンのオーグメンタ部の一部を示す図である。
【図７】エンジンのオーグメンタ部内の共振器の拡大図である。
【図８】エンジンファン入口とナセル入口とに設けられた本発明に従う共振器の概略図である。
【図９】ロケットエンジン用として使用される本発明に従う共振器の概略図である。
【符号の説明】
【００１７】
２０…共振器
２２…空胴
２４…開口部
２６…通路
２８…通路壁（後方端部）
３０…後方面
３２…上流壁（前方端部）
３４…入口部
３８…点
４０…面
４２…点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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