(57)【要約】【課題】  積極的措置によってターボエンジンにおける騒音発生の減少を改良する方法を提供すること。【解決手段】  この発明は、カスカード（S1，R1；S2，R1；S3，R3；S4，R4）を備えるターボエンジンの騒音を減少させる方法及びロータ- ステータ配列装置に関する。この発明によると、カスケード（S1，R1；S2，R1；S3，R3；S4，R4）において発生する流体力学的圧力変動は少なくとも一つのステータ（S1，S2，S3，S4）の表面流れを変えることによって減少され、そして手段（11,12,13,14,15,16,17）はステータ（S1，S2，S3，S4）の少なくとも一部分の表面流れに影響を与える一つ以上のステータ（S1，S2，S3，S4）に設けられている。
2007513282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カスケード（S1，R1；S2，R1；S3，R3；S4，R4）を備えるターボエンジンの騒音を減少させる方法において、カスケード（S1，R1；S2，R1；S3，R3；S4，R4）において発生する流体力学的圧力変動は少なくとも一つのステータ（S1，S2，S3，S4）の表面流れを変えることによって減少されることを特徴とする方法。
【請求項２】
ステータ（S1，S2，S3，S4）の一つ以上のブレード（S ）の表面流れが変更されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステータ（S1，S2，S3，S4）の空気力学的特性は一つ以上のブレード（S ）或いはその部分の偏向によって変更されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ステータ（S1，S2，S3，S4）の空気力学的特性は一つ以上のブレード（S ）ヘ空気を流すこと、或いは一つ以上のブレード（S ）から空気を流すことによって変更されることを特徴とする請求項２或いは３に記載の方法。
【請求項５】
ステータ（S1，S2，S3，S4）の幾つかのブレード（S ）は個別に或いは遅れを伴うステータ（S1，S2，S3，S4）の分離と回転速度に対応して制御されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
制御の位相位置及び振幅又はそのいずれか一方は誤差信号によって調整されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ステータ（S1，S2，S3，S4）の表面流れは周期的に変更されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
周期的方法はロータブレード数と回転速度とから生じる音色騒音の基礎周波数に対応していることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
空気はステータ（S1，S2，S3，S4）の一つ以上のブレード（S ）の後縁に連続的に吹き出されて下流カスケードの流れを調和させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
ステータ（S1，S2，S3，S4）の少なくとも一部分の表面流れに影響を与える手段（11,12,13,14,15,16,17）は一つ以上のステータ（S1，S2，S3，S4）に設けられていることを特徴とするロータ- ステータ配列装置。
【請求項１１】
手段（11,12,13,14,15,16,17）はステータ（S1，S2，S3，S4）の一つ以上のブレードに配置された一つ以上の先縁フラップ（12）であることを特徴とする請求項１０に記載のロータ- ステータ配列装置。
【請求項１２】
手段（11,12,13,14,15,16,17）はステータ（S1，S2，S3，S4）の一つ以上のブレードに配置された一つ以上の後縁フラップ（13）であることを特徴とする請求項１０或いは１１に記載のロータ- ステータ配列装置。
【請求項１３】
ステータ（S1，S2，S3，S4）の一つ以上のブレードは所定の軸線を中心に移動できることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載のロータ- ステータ配列装置。
【請求項１４】
ステータ（S1，S2，S3，S4）の一つ以上のブレードには一つ以上の移動可能な表面要素（14）が設けられていることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載のロータ- ステータ配列装置。
【請求項１５】
ステータ（S1，S2，S3，S4）の一つ以上のブレードの表面には一つ以上の開口（15,16 ）が設けられて空気を吸い込み且つ空気を吹き出す又はそのいずれか一方を行うことを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載のロータ- ステータ配列装置。
【請求項１６】
ステータ（S1，S2，S3，S4）の一つ以上のブレードの後縁には一つ以上の開口（17）が設けられて連続的に空気を吹き出すことを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか一項に記載のロータ- ステータ配列装置。
【請求項１７】
機械的、電気的、圧電的、流体力学的或いは空圧的に作動されるアクチュエータが手段手段（11,12,13,14 ）の移動に影響を与えるために設けられていることを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載のロータ- ステータ配列装置。
【請求項１８】
必要に応じて請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法が使用されることを特徴とする請求項１０乃至１７のいずれか一項に記載のロータ- ステータ配列装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載のロータ- ステータ配列装置から成ることを特徴とするエンジン。
【請求項２０】
請求項１９に記載のエンジンから成ることを特徴とする航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は請求項１の上位概念によるターボエンジンの騒音を減少させる方法及び請求項１０によるロータ- ステータ配列装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボエンジンは回転静止カスケード、つまりロータとステータの連続的配列を特徴としている。図１は例として航空機エンジンにおけるロータとステータの配列を示す。作動媒体、特に空気はターボエンジンの異なるモジュールａ，ｂ，ｃにおけるロータとステータの組合せを矢印方向に通過させる。図１では参照文字ａはファン部分を示し、そのファン部分は一次回路１におけるファンＲ１とガイドベーンＳ１の組合せから又は二次回路２における出口ガイドベーンＳ２から流れ方向に形成される。流れ方向におけるコンプレッサステージｂは羽根車Ｒ３とガイドベーンＳ３の組合せであり、流れ方向におけるタービンステージｃはガイドベーンＳ４と羽根車Ｒ４の組合せである。
【０００３】
他のターボエンジンは例えばコンプレッサ、ファン又は発電装置タービンとして知られている。
【０００４】
この配列装置の一次騒音源の一つは所謂ロータ- ステータ相互作用或いはステータ- ロータ相互作用である。次の機構はロータ- ステータ相互作用騒音の基礎になっている：回転カスケード（ロータ）の周期的周辺ウエークによって下流静止カスケード（ステータ）は周期過渡流に露出されて周期的流体力学的圧力変動がこれらステータブレードに加えられ、この圧力変動は音色騒音として周囲領域に発生される。
【０００５】
次の機構はロータ- ステータ相互作用騒音の原因となっている：回転カスケード（ロータ）が上流静止カスケード（ステータ）の静止ウエークを貫通するときに、ロータブレードが周期過渡流に受けられ、周期的流体力学的圧力変動をこれらロータブレードに発生し、音色騒音として周囲領域に発生される。
【０００６】
離陸と着陸中に、 前記機構は営業航空機の騒音発生に著しく影響し、それ故に航空機とその周辺領域のさらに厳重な騒音保護規定に関して制限的量を呈示する。
【０００７】
我々は積極的且つ受動的騒音希薄化システムを知っている。例えば、音響学的ライナーはエンジンの流れダクトの境界領域に据え付けられている、 或いはロータ- ステータの間隔が増加される。米国特許第４３１３３８７号明細書（特許文献１）は受動的システムを開示し、騒音の減少はステータブレードの傾斜によって達成される。これら措置の一つの不利益はエンジンの寸法と重量が増加することである。
【０００８】
ロータが後縁における鋸歯形状から成る他の受動的措置は欧州特許第１２７７９６６号明細書（特許文献２）に開示されている。
【０００９】
米国特許第５３３５４１７号明細書（特許文献３）と米国特許第５４２０３８３号明細書（特許文献４）は騒音減少の積極的措置を開示し、その措置によって音響源はエンジンの入口及び／又はターボエンジンの二次的ダクト及び／又はステータブレードに配置されている。これら測定は耐騒音原理に基づいている。この場合に、音響源の複雑な分布によって、音響域のモジュール特徴を模倣する企てが行われる。この場合の欠点は、これら方法とシステムが非常に複雑であることである。
【００１０】
追加的に、米国特許第６００４０９５号明細書（特許文献５）はロータ後縁を連続的に吹き付けることによって騒音減少を達成する方法を開示した。
【特許文献１】米国特許第４３１３３８７号明細書
【特許文献２】欧州特許第１２７７９６６号明細書
【特許文献３】米国特許第５３３５４１７号明細書
【特許文献４】米国特許第５４２０３８３号明細書
【特許文献５】米国特許第６００４０９５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明の課題は、積極的措置によってターボエンジンにおける騒音発生の減少を改良する方法を提供することである。他の課題はターボエンジンにおける騒音減少の実行を許すロータ- ステータ配列装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
これら課題は、請求項１の特徴事項に基づく方法並びに請求項９の特徴事項に基づくロータ- ステータ配列装置により達成される。この発明の有益な実施例は従属請求項の課題である。
【００１３】
この発明によると、カスケードに生じる流体力学的圧力変動は少なくとも一つのステータの少なくとも一部分の表面流れを変更することによって低下される。公知の方法とは違って、この方法は直接に騒音発生源に設置する。
【００１４】
この発明の有益な実施例において、ステータの一つ以上のブレードの表面流れが変更される。この場合に、特にステータの空気力学的特性がステータの一つ以上のブレード或いはブレードの部分の変動によって影響されることが有益である。無論、この発明による方法によってターボエンジンにおいて現れる任意の数のステータの空気力学に影響を与えることが想起できる。
【００１５】
特に、周期的にステータの表面流れを変更することが有益に可能である。さらに、この発明の他の有益な実施例によると、カスケードの個々のステータブレードの制御は個別に或いは分離や遅れを伴う（位相変位された）ロータの回転速度に対応して実施され得る。周期的経過の制御周波数は有益に音色騒音の基本周波数に対応し、そしてロータブレード数と回転速度の積から得られる。制御の位相位置及び／又は振幅は適切な誤差信号に対応して有益に制御される。これら誤差信号は特にマイクロホン或いは圧力センサーから供給される。
【００１６】
それ故に、この発明による方法は、これらステータブレードの上流回転カスケードの周辺ウエークによって発生された圧力変動が減少されるか、或いはこれらステータブレードの下流回転カスケードのウエークによって発生された圧力変動が減少されるように、ステータブレードの表面流れを調整することができる。無論、ターボエンジンの多段構成の場合には前記効果の組合せを使用することができる。
【００１７】
この発明によるロータ- ステータ配列装置は、ステータの空気力学に影響を与える一つ以上のステータ手段から成る。この場合にこの手段は有益である：
- ブレードが周辺軸線を中心に移動できるステータの一つ以上のブレード, 
- ステータの一つ以上のブレードに配置される一つ以上の移動可能な先縁フラップ，
- ステータの一つ以上のブレードに配置される一つ以上の移動可能な後縁フラップ，
- ステータの一つ以上のブレードに配置される一つ以上の移動可能な表面要素である。
【００１８】
さらに、空気の吸い込み及び吹き出し又はそのいずれか一方のための一つ以上の開口はステータの一つ以上のブレードの表面に設けられている。つまり、この方法は、発生する圧力変動に影響を与えることができる。特にステータブレードの周期的吹き付け及び／又は吸引工程を実施するときに、上流回転カスケードの周辺ウエークによって発生された圧力変動を減少させることができる。
【００１９】
この発明のロータ- ステータ配列装置の他の有益な実施例には、空気を吹き出す一つ以上の開口はステータの一つ以上のブレードの後縁に設けられている。適切な構成では、ステータブレードの後縁に空気を連続的に吹き出すことは、 下流回転カスカードの流れに調和して、それで生じた圧力変動を低下させる。
【００２０】
有益には、ステータの空気力学に影響を与える手段は機械的、電気的、圧電的、流体力学的或いは空圧的に作動されるアクチュエータである。無論、ロータ- ステータ配列装置においてアクチュエータの適用と位置に依存して、異なるアクチュエータを使用することが可能である。ターボエンジンにおいて騒音を弱める公知の方法或いは装置に使用されたアクチュエータとは違って、この発明による方法やこの発明によるロータ- ステータ配列装置に使用されたアクチュエータは耐騒音域の発生には役立たず、ターボエンジンにより発生した音域を補償する。この発明によると、アクチュエータはステータ或いはステータの部分、 特にブレード或いはブレードの部分の変動に役立つ。
【００２１】
この発明に対応する積極的システムは、受動的システムと適切に組合せられ得る。この方法は例えば騒音関連飛行位相（離陸と着陸）中に航空機エンジンに受動的システムを潜在的に呈示するのに加えて、この発明によるシステムを作動することができる。
【００２２】
この発明によるシステムは無論、航空学的産業に使用されていないターボエンジンに、例えば発電装置タービンに使用され得る。
【００２３】
この発明の一つの利点は、アクチュエータがステータの静止システムに設けられているから、システムが保守や組立てがやり易いことである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
この発明は、図面を参照しながらさらに詳細に説明される。
【実施例】
【００２５】
図２は例としてステータの空気力学を変更するためにこの発明による手段をもつステータのブレードを示す。参照符号１１は任意の軸線を示し、その軸線を中心にブレードＳが移動可能に配置されている。ブレードＳは先縁フラップ１２及び後縁フラップ１３又はそのいずれか一方を備えている。さらに、ブレードＳは一つ以上の手段から成り、その手段はブレードＳの表面に配置されている。これら手段は例えばアクチュエータであり得る。
【００２６】
図３は上部分にブレードＳの例による例示を示し、そのブレードは先縁の領域と中央領域における開口１５と１６から成る。これら開口１５と１６は一方では空気の吸込みに或いは他方では空気の吹出しに用いられる。図３の下部分は例として後縁の領域において開口１７から成るブレードＳを示し、その開口は空気を連続的に吹き出され得る。無論、空気を吸込み且つ吹き出す手段１５，１６，１７は任意に相互に組立てられ得る。例えば、ステータの隣接ブレードが空気の吸込み或いは吹出し用開口から成り、その開口は異なる構成に配置されている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】断面図にてエンジンの例を示す。
【図２】ステータの空気力学を変更するためにこの発明による手段を備えるステータのブレードの例を示す。
【図３】空気の吸込み或いは吹出し用開口を備えるステータのブレードの例を示す。
【符号の説明】
【００２８】
１．．．．一次回路
２．．．．二次回路
Ｓ１．．．．ガイドベーン
Ｓ２．．．．出口ガイドベーン
Ｓ３．．．．ガイドベーン
Ｒ１．．．．ファン
Ｒ３．．．．羽根車
Ｒ４．．．．羽根車
１１．．．．軸線
１２．．．．先縁フラップ
１３．．．．後縁フラップ
１５，１６，１７．．．開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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