(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンエンジン内で使用するための振動制御アセンブリ、およびそれを使用するための方法を提供する。【解決手段】ガスタービンエンジンを動作させる方法は、ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を示すデータを受信するステップと、ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を低減または最小にするように相殺振動を生成するために、ガスタービンエンジンのセクションの１つまたは複数の構成要素に機械的に結合されたシェーカー（２０２）に電力を供給するステップと、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンを動作させるための方法（３００）であって、
前記ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を示すデータを受信するステップ（３０２）と、
前記ガスタービンエンジンの前記セクション内の前記動作振動を低減または最小にするように相殺振動を生成するために、前記ガスタービンエンジンの前記セクションの１つまたは複数の構成要素に機械的に結合されたシェーカー（２０２）に電力を供給するステップ（３０６）と、
を含む方法（３００）。
【請求項２】
前記ガスタービンエンジンの前記セクションは、前記ガスタービンエンジンの燃焼部（１００）である、請求項１に記載の方法（３００）。
【請求項３】
前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の前記動作振動を示すデータを受信するステップ（３０２）は、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の１つまたは複数の加速度計からデータを受信するステップ（３０４）を含む、請求項２に記載の方法（３００）。
【請求項４】
前記１つまたは複数の加速度計は、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の燃焼器の燃焼器ライナー、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の燃料ノズル（１２４）、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の燃料マニホールド（１２５）、または前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の燃焼器ケース（１４０）のうちの１つまたは複数の振動を測定するように構成される、請求項３に記載の方法（３００）。
【請求項５】
前記ガスタービンエンジンの前記セクション内の前記動作振動を示すデータを受信するステップ（３０２）は、前記動作振動の周波数、振幅、または位相のうちの少なくとも１つを示すデータを受信するステップ（３０５）を含む、請求項１に記載の方法（３００）。
【請求項６】
前記相殺振動を生成するために、前記ガスタービンエンジンの前記セクションの１つまたは複数の構成要素に機械的に結合された前記シェーカー（２０２）に電力を供給するステップ（３０６）は、前記動作振動と位相が異なる相殺振動を生成するステップ（３１４）を含む、請求項５に記載の方法（３００）。
【請求項７】
前記ガスタービンエンジンの前記セクションの１つまたは複数の構成要素に機械的に結合された前記シェーカー（２０２）に電力を供給するステップ（３０６）は、前記ガスタービンエンジンの前記セクション内の前記動作振動を示す前記受信データに応答して前記シェーカー（２０２）に供給される前記電力を変調するステップ（３０８）を含む、請求項１に記載の方法（３００）。
【請求項８】
前記シェーカー（２０２）に供給される前記電力を変調するステップ（３０８）は、前記シェーカー（２０２）に供給される前記電力の電圧、前記シェーカー（２０２）に供給される前記電力の電流、前記シェーカー（２０２）に供給される前記電力の周波数、または前記シェーカー（２０２）に供給される前記電力の位相のうちの少なくとも１つを変調するステップ（３１０）を含む、請求項７に記載の方法（３００）。
【請求項９】
前記シェーカー（２０２）に供給される前記電力を変調するステップ（３０８）は、電力増幅器を使用して前記シェーカー（２０２）に供給される前記電力を変調するステップ（３１２）を含む、請求項７に記載の方法（３００）。
【請求項１０】
前記ガスタービンエンジンの前記セクションは、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）であり、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）は、外側燃焼器ケース（１４０）を含み、前記シェーカー（２０２）は、前記外側燃焼器ケース（１４０）に機械的に結合されている、請求項１に記載の方法（３００）。
【請求項１１】
前記シェーカー（２０２）は第１のシェーカー（２０２）であり、前記相殺振動は第１の相殺振動であり、前記方法（３００）は、
前記ガスタービンエンジンの前記セクション内の前記動作振動を低減または最小にするように第２の相殺振動を生成するために、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼の１つまたは複数の構成要素に機械的に結合された第２のシェーカー（２０２）に電力を供給するステップ（３１６）
をさらに含む、請求項１に記載の方法（３００）。
【請求項１２】
前記ガスタービンエンジンの前記セクションの１つまたは複数の構成要素に機械的に結合された前記第２のシェーカー（２０２）に電力を供給するステップ（３１６）は、前記ガスタービンエンジンの前記セクション内の前記動作振動を示す前記受信データに応答して前記第２のシェーカー（２０２）に供給される前記電力を変調するステップ（３１８）を含む、請求項１１に記載の方法（３００）。
【請求項１３】
ガスタービンエンジンの振動管理アセンブリ（２００）であって、
前記ガスタービンエンジンに取り付けられた場合に前記ガスタービンエンジンの燃焼部（１００）内の振動を測定するように構成されたセンサと、
前記ガスタービンエンジンに取り付けられた場合に前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）に機械的に結合されるように構成されたシェーカー（２０２）と、
前記センサおよび前記シェーカー（２０２）に動作可能に接続され、メモリ（４１０Ｂ）と１つまたは複数のプロセッサ（４１０Ａ）とを含むコントローラ（２０４）と、を含み、前記メモリ（４１０Ｂ）は、前記１つまたは複数のプロセッサ（４１０Ａ）によって実行された場合に前記振動管理アセンブリ（２００）に機能を実行させる命令を格納し、前記機能は、
前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の動作振動を示すデータを前記センサから受信する機能と、
前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の前記動作振動を低減または最小にするように相殺振動を生成するために、前記シェーカー（２０２）に電力を供給する機能と、を含む、振動管理アセンブリ（２００）。
【請求項１４】
前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の前記動作振動を示すデータを前記センサから受信する機能は、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の１つまたは複数の加速度計からデータを受信する機能を含む、請求項１３に記載の振動管理アセンブリ（２００）。
【請求項１５】
前記１つまたは複数の加速度計は、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の燃焼器の燃焼器ライナー、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の燃料ノズル（１２４）、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の燃料マニホールド（１２５）、または前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の燃焼器ケース（１４０）のうちの１つまたは複数の振動を測定するように構成される、請求項１４に記載の振動管理アセンブリ（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は、一般的に、ガスタービンエンジン内で使用するための振動制御アセンブリ、およびそれを使用するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジン内の特定の燃焼器は、特に燃焼ダイナミクスの影響を受けやすい。特定のエンジン動作条件下では、特に環状燃焼器において、顕著な過渡圧力波（「ピング」）が存在する可能性がある。これらの圧力波は、十分な大きさであれば、エンジンの燃焼部内の１つまたは複数の構成要素を振動させることがあり、この振動は、通常の動作の下でハードウェアを交換する必要が生じる前に、そのような部品の高サイクル疲労をもたらすおそれがある。
【０００３】
燃焼器の動的問題に対する１つの公知の手法は、複数の燃焼器計装圧力センサを備えたテストエンジンを使用して問題の状況を注意深くマッピングすることを含むことができる。航空機燃料スケジュールは、このプロセスから開発され、その後に、これらの問題領域の少なくとも特定のものに対処するためにエンジン制御にプログラムされる。しかしながら、このマッピングにもかかわらず、エンジン間の微妙な相違は、依然として燃焼ダイナミクスの挙動に悪影響を及ぼすことがある。これらの変化は、製造ばらつき、エンジン劣化、燃料組成、または予想外の飛行条件を含むパラメータに起因する可能性がある。
【０００４】
したがって、エンジンのフィールド動作中の燃焼器ダイナミクスを監視することが有益であり得る。さらに、本開示の発明者は、単に燃焼器ダイナミクスによる振動を防止しようとすることに加えて、そのような振動を相殺してエンジンの燃焼部内でのそのような振動の影響を最小限に抑えることが有益であることを見いだした。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１７／００９６９１９号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本発明の態様および利点は、その一部を以下の説明に記載しており、あるいはその説明から明らかになり、あるいは本発明の実施により学ぶことができる。
【０００７】
本開示の１つの例示的な態様では、ガスタービンエンジンを動作させるための方法が提供される。本方法は、ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を示すデータを受信するステップと、ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を低減または最小にするように相殺振動を生成するために、ガスタービンエンジンのセクションの１つまたは複数の構成要素に機械的に結合されたシェーカーに電力を供給するステップと、を含む。
【０００８】
特定の例示的な態様では、ガスタービンエンジンのセクションは、ガスタービンエンジンの燃焼部である。
【０００９】
例えば、特定の例示的な態様では、ガスタービンエンジンの燃焼部内の動作振動を示すデータを受信するステップは、ガスタービンエンジンの燃焼部内の１つまたは複数の加速度計からデータを受信するステップを含む。
【００１０】
例えば、特定の例示的な態様では、１つまたは複数の加速度計は、ガスタービンエンジンの燃焼部内の燃焼器の燃焼器ライナー、ガスタービンエンジンの燃焼部内の燃料ノズル、ガスタービンエンジンの燃焼部内の燃料マニホールド、またはガスタービンエンジンの燃焼部内の燃焼器ケースのうちの１つまたは複数の振動を測定するように構成される。
【００１１】
特定の例示的な態様では、ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を示すデータを受信するステップは、動作振動の周波数、振幅、または位相のうちの少なくとも１つを示すデータを受信するステップを含む。
【００１２】
例えば、特定の例示的な態様では、相殺振動を生成するために、ガスタービンエンジンのセクションの１つまたは複数の構成要素に機械的に結合されたシェーカーに電力を供給するステップは、動作振動と位相が異なる相殺振動を生成するステップを含む。
【００１３】
特定の例示的な態様では、ガスタービンエンジンのセクションの１つまたは複数の構成要素に機械的に結合されたシェーカーに電力を供給するステップは、ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を示す受信データに応答してシェーカーに供給される電力を変調するステップを含む。
【００１４】
例えば、特定の例示的な態様では、シェーカーに供給される電力を変調するステップは、シェーカーに供給される電力の電圧、シェーカーに供給される電力の電流、シェーカーに供給される電力の周波数、またはシェーカーに供給される電力の位相のうちの少なくとも１つを変調するステップを含む。
【００１５】
例えば、特定の例示的な態様では、シェーカーに供給される電力を変調するステップは、電力増幅器を使用してシェーカーに供給される電力を変調するステップを含む。
【００１６】
特定の例示的な態様では、ガスタービンエンジンのセクションは、ガスタービンエンジンの燃焼部であり、ガスタービンエンジンの燃焼部は、外側燃焼器ケースを含み、シェーカーは、外側燃焼器ケースに機械的に結合されている。
【００１７】
特定の例示的な態様では、シェーカーは第１のシェーカーであり、相殺振動は第１の相殺振動であり、方法は、ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を低減または最小にするように第２の相殺振動を生成するために、ガスタービンエンジンの燃焼の１つまたは複数の構成要素に機械的に結合された第２のシェーカーに電力を供給するステップをさらに含む。
【００１８】
例えば、特定の例示的な態様では、ガスタービンエンジンのセクションの１つまたは複数の構成要素に機械的に結合された第２のシェーカーに電力を供給するステップは、ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を示す受信データに応答して第２のシェーカーに供給される電力を変調するステップを含む。
【００１９】
本開示の例示的な実施形態では、ガスタービンエンジンの振動管理アセンブリが提供される。振動管理アセンブリは、ガスタービンエンジンに取り付けられた場合にガスタービンエンジンの燃焼部内の振動を測定するように構成されたセンサと、ガスタービンエンジンに取り付けられた場合にガスタービンエンジンの燃焼部に機械的に結合されるように構成されたシェーカーと、を含む。振動管理アセンブリはまた、センサおよびシェーカーに動作可能に接続され、メモリと１つまたは複数のプロセッサとを含むコントローラを含み、メモリは、１つまたは複数のプロセッサによって実行された場合に振動管理アセンブリに機能を実行させる命令を格納する。この機能は、ガスタービンエンジンの燃焼部内の動作振動を示すデータをセンサから受信する機能と、ガスタービンエンジンの燃焼部内の動作振動を低減または最小にするように相殺振動を生成するために、シェーカーに電力を供給する機能と、を含む。
【００２０】
特定の例示的な実施形態では、ガスタービンエンジンの燃焼部内の動作振動を示すデータをセンサから受信する機能は、ガスタービンエンジンの燃焼部内の１つまたは複数の加速度計からデータを受信する機能を含む。
【００２１】
例えば、特定の例示的な実施形態では、１つまたは複数の加速度計は、ガスタービンエンジンの燃焼部内の燃焼器の燃焼器ライナー、ガスタービンエンジンの燃焼部内の燃料ノズル、ガスタービンエンジンの燃焼部内の燃料マニホールド、またはガスタービンエンジンの燃焼部内の燃焼器ケースのうちの１つまたは複数の振動を測定するように構成される。
【００２２】
特定の例示的な実施形態では、ガスタービンエンジンの燃焼部内の動作振動を示すデータをセンサから受信する機能は、動作振動の周波数、振幅、または位相のうちの少なくとも１つを示すデータを受信する機能を含む。
【００２３】
例えば、特定の例示的な実施形態では、相殺振動を生成するためにシェーカーに電力を供給する機能は、動作振動と位相が異なる相殺振動を生成する機能を含む。
【００２４】
本開示の別の例示的な実施形態では、ガスタービンエンジンが提供される。ガスタービンエンジンは、圧縮機部と、タービン部と、圧縮機部の下流であってタービン部の上流に配置された燃焼部と、振動管理アセンブリと、を含む。振動管理アセンブリは、ガスタービンエンジンの圧縮機部、タービン部、または燃焼部のうちの１つの中の振動を示すデータを検出するためのセンサと、シェーカーと、を含む。シェーカーは、動作中のガスタービンエンジンの圧縮機部、タービン部、または燃焼部内の動作振動を低減または最小にするように相殺振動を生成するために、圧縮機部、タービン部、または燃焼部の１つまたは複数の構成要素に機械的に結合される。
【００２５】
特定の例示的な実施形態では、振動管理のセンサは加速度計として構成される。
【００２６】
特定の例示的な実施形態では、振動管理アセンブリは、複数のセンサをさらに含み、複数のセンサは、燃焼器ライナーの振動を示すデータを測定するように構成された燃焼器ライナーセンサ、燃料ノズルの振動を示すデータを測定するように構成された燃料ノズルセンサ、または燃焼器ケースの振動を示すデータを測定するように構成された燃焼器ケースセンサのうちの少なくとも１つを含む。
【００２７】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照することによってよりよく理解されよう。添付の図面は、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成するが、本発明の実施形態を示しており、本明細書における説明と併せて本発明の原理の説明に役立つ。
【００２８】
本発明の完全かつ可能な開示は、その最良の形態を含み、当業者に向けられて、本明細書に記載されており、それは以下の添付の図を参照している。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の主題の様々な実施形態による例示的なガスタービンエンジンの概略断面図である。
【図２】本開示の例示的な実施形態による燃焼器アセンブリおよびタービンの概略断面図である。
【図３】本開示の例示的な実施形態による燃焼器アセンブリの軸方向図である。
【図４】本開示の例示的な実施形態による、燃焼部において検出することができる振動のグラフである。
【図５】本開示の例示的な実施形態による振動管理システムを使用して生成することができる相殺振動のグラフである。
【図６】燃焼部内で検出された振動と例示的な振動管理システムによって生成することができる相殺振動とを重ね合わせたグラフである。
【図７】本開示の例示的な態様によるガスタービンエンジンを動作させるための方法を示す流れ図である。
【図８】本開示の例示的な実施形態による制御システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の実施形態を示すために、ここで詳細に参照を行うが、それの１つまたは複数の実施例を添付の図面に示す。詳細な説明では、図面中の特徴を参照するために数字および文字による符号を用いる。図面および説明の中で同じまたは類似の符号は、本発明の同じまたは類似の部品を参照するために使用されている。
【００３１】
本明細書において、「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、１つの構成要素と別の構成要素とを区別するために交換可能に用いることができ、個々の構成要素の位置または重要性を示すことを意図しない。
【００３２】
「前方」および「後方」という用語は、ガスタービンエンジンまたは車両内の相対位置を指し、ガスタービンエンジンまたは車両の通常の動作姿勢を指す。例えば、ガスタービンエンジンに関しては、前方はエンジン入口に近い位置を指し、後方はエンジンノズルまたは排気部に近い位置を指す。
【００３３】
「上流」および「下流」という用語は、流体経路における流体の流れに対する相対方向を指す。例えば、「上流」は流体が流れてくる方向を指し、「下流」は流体が流れていく方向を指す。
【００３４】
本明細書にて特に指示がない限り、「結合された」、「固定された」、「取り付けられた」などの用語は、直接的な結合、固定または付着、ならびに間接的な結合、固定または１つまたは複数の中間構成要素または特徴による付着の両方を指す。
【００３５】
単数形「１つの（ａ、ａｎ）」、および「この（ｔｈｅ）」は、文脈が特に明確に指示しない限り、複数の言及を含む。
【００３６】
近似を表す文言は、本明細書および特許請求の範囲の全体にわたってここで用いられるように、それが関連する基本的機能の変更をもたらすことなく許容範囲で変化することができる定量的表現を修飾するために適用される。したがって、「およそ（ａｂｏｕｔ）」、「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、および「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」などの用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの場合には、近似を表す文言は、値を測定するための機器の精度、あるいは、構成要素および／またはシステムを構築もしくは製造するための方法または機械の精度に対応することができる。例えば、近似を表す文言は、１０％のマージン内にあることを指すことができる。
【００３７】
ここで、ならびに本明細書および特許請求の範囲の全体を通じて、範囲の限定は組み合わせられ、および置き換えられ、文脈および文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、それに包含されるすべての部分範囲を含む。例えば、本明細書に開示するすべての範囲は端点を含み、端点は互いに独立して組み合わせ可能である。
【００３８】
ここで図面を参照するが、図面全体を通して同一符号は同一要素を示しており、図１は、本開示の例示的な実施形態によるガスタービンエンジンの概略断面図である。より具体的には、図１の実施形態では、ガスタービンエンジンは、高バイパスターボファンジェットエンジン１０であり、本明細書では「ターボファンエンジン１０」と呼ぶ。図１に示すように、ターボファンエンジン１０は、軸方向Ａ（基準となる長手方向中心線１２に平行に延びる）、半径方向Ｒ、および円周方向（軸方向Ａの周りに延びる方向。図示せず）を規定する。一般に、ターボファン１０は、ファン部１４と、ファン部１４の下流に配置されたコアタービンエンジン１６と、を含む。
【００３９】
図示した例示的なコアタービンエンジン１６は、一般的に、環状入口２０を画定する実質的に管状の外側ケーシング１８を含む。外側ケーシング１８は、直列の流れの関係で、ブースタもしくは低圧（ＬＰ）圧縮機２２および高圧（ＨＰ）圧縮機２４を含む圧縮機部と、燃焼部２６と、高圧（ＨＰ）タービン２８および低圧（ＬＰ）タービン３０を含むタービン部と、ジェット排気ノズル部３２と、を収容する。高圧（ＨＰ）シャフトまたはスプール３４は、ＨＰタービン２８をＨＰ圧縮機２４に駆動的に連結する。低圧（ＬＰ）シャフトすなわちスプール３６は、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮機２２に駆動的に連結する。圧縮機部、燃焼部２６、タービン部、およびジェット排気ノズル部３２は共に、コアタービンエンジン１６を通るコア空気流路３７を画定する。
【００４０】
図示する実施形態では、ファン部１４は、離間してディスク４２に結合された複数のファンブレード４０を有する可変ピッチファン３８を含む。図示するように、ファンブレード４０は、ほぼ半径方向Ｒに沿ってディスク４２から外向きに延在する。各ファンブレード４０は、ファンブレード４０のピッチを同時にまとめて変化させるように構成された適切な作動部材４４に動作可能に結合されたファンブレード４０により、ピッチ軸Ｐを中心としてディスク４２に対して回転することができる。ファンブレード４０、ディスク４２、および作動部材４４は共に、動力ギヤボックス４６を横切るＬＰシャフト３６によって長手方向軸１２を中心として回転することができる。動力ギヤボックス４６は、ＬＰシャフト３６の回転速度をより効率的な回転ファン速度に低下させる複数のギヤを含む。
【００４１】
さらに図１の例示的な実施形態を参照すると、ディスク４２は、複数のファンブレード４０を通る空気流を促進するために空気力学的に輪郭づけされた回転可能なフロントナセル４８で覆われている。さらに、例示的なファン部１４は、ファン３８および／またはコアタービンエンジン１６の少なくとも一部を円周方向に取り囲む環状のファンケーシングまたは外側のナセル５０を含む。ナセル５０は、複数の、円周方向に離間して配置された出口ガイドベーン５２によってコアタービンエンジン１６に対して支持されている。さらに、ナセル５０の下流部５４は、コアタービンエンジン１６の外側部分との間にバイパス空気流路５６を画定するように、コアタービンエンジン１６の外側部分の上に延在する。
【００４２】
ターボファンエンジン１０の動作時には、ある量の空気５８が、ナセル５０および／またはファン部１４の関連する入口６０を通ってターボファン１０に入る。ある量の空気５８がファンブレード４０を通過する際に、空気５８の第１の部分は、矢印６２で示すように、バイパス空気流路５６内に導かれまたは送られ、空気５８の第２の部分は、矢印６４で示すように、ＬＰ圧縮機２２内に導かれまたは送られる。空気の第１の部分６２と空気の第２の部分６４との比は、バイパス比として一般的に知られている。空気の第２の部分６４の圧力は、その後に、空気の第２の部分６４が高圧（ＨＰ）圧縮機２４を通って燃焼部２６に送られるにつれて増加し、燃焼部２６では、燃料と混合され、燃焼されて燃焼ガス６６を供給する。
【００４３】
燃焼ガス６６は、燃焼部２６からＨＰタービン２８を通って送られ、そこで燃焼ガス６６からの熱および／または運動エネルギーの一部は、外側ケーシング１８に結合されるＨＰタービンステータベーン６８およびＨＰシャフトまたはスプール３４に結合されるＨＰタービンロータブレード７０の連続段を介して抽出されてＨＰシャフトまたはスプール３４を回転させ、それによってＨＰ圧縮機２４の動作を支援する。その後に、燃焼ガス６６は、ＬＰタービン３０を通って送られ、ＬＰタービン３０において、熱および運動エネルギーの第２の部分が、外側ケーシング１８に結合したＬＰタービンステータベーン７２とＬＰシャフトまたはスプール３６に結合したＬＰタービンロータブレード７４とからなる順次の段によって燃焼ガス６６から抽出されて、ＬＰシャフトまたはスプール３６を回転させ、したがってＬＰ圧縮機２２の動作および／またはファン３８の回転を支援する。
【００４４】
燃焼ガス６６は、続いてコアタービンエンジン１６のジェット排気ノズル部３２を通って送られて、推進力を提供する。同時に、空気の第１の部分６２がターボファン１０のファンノズル排気部７６から排出される前にバイパス空気流路５６を通って送られる際に、空気の第１の部分６２の圧力が実質的に増加し、また推進力を提供する。ＨＰタービン２８、ＬＰタービン３０、およびジェット排気ノズル部３２は、コアタービンエンジン１６を通って燃焼ガス６６を送るための高温ガス経路７８を少なくとも部分的に画定する。
【００４５】
しかしながら、図１に示す例示的なターボファンエンジン１０は、単なる例であって、他の例示的な実施形態では、ターボファンエンジン１０は任意の他の適切な構成を有することができることを理解されたい。それに加えて、またはその代わりに、本開示の態様は、ターボシャフトエンジン、ターボプロップエンジン、ターボジェットエンジンなどの他の適切な航空ガスタービンエンジンと共に利用されてもよい。さらに、本開示の態様は、発電ガスタービンエンジンなどの任意の他の陸上ガスタービンエンジン、または航海ガスタービンエンジンなどの任意の航空転用ガスタービンエンジンと共にさらに利用されてもよい。
【００４６】
ここで図２を参照すると、本開示の例示的な実施形態によるガスタービンエンジンの燃焼部１００およびタービン１０１のクローズアップした側面断面図が提供される。少なくとも特定の例示的な態様では、図２の燃焼部１００は、図１の例示的なターボファンエンジン１０の燃焼部２６と実質的に同じように構成することができ、同様に、図２のタービン１０１は、図１の例示的なターボファンエンジン１０のＨＰタービン２８と実質的に同じように構成することができる。
【００４７】
図示するように、燃焼部１００は一般に、ほぼ軸方向Ａに沿って後端部１０４と前端部１０６との間に延在する内側ライナー１０２と、ほぼ軸方向Ａに沿って後端部１１０と前端部１１２との間に延在する外側ライナー１０８と、を有する燃焼器アセンブリを含む。内側ライナー１０２および外側ライナー１０８は共に、それらの間に燃焼室１１４を少なくとも部分的に画定する。内側ライナー１０２および外側ライナー１０８は、それぞれ、環状ドームに取り付けられるか、または環状ドームと一体に形成される。より詳細には、環状ドームは、内側ライナー１０２の前端部１０６と一体に形成された内側ドーム部１１６と、ほぼ外側ライナー１０８の前端部１１２と共に形成された外側ドーム部１１８と、を含む。さらに、内側ドーム部１１６および外側ドーム部１１８はそれぞれ、一体に形成されてもよく（あるいは、任意の適切な方法で取り付けられた複数の構成要素で形成されてもよく）、環状形状を画定するように円周方向Ｃ（図３参照）に沿ってそれぞれ延在してもよい。
【００４８】
図示した実施形態では、内側ライナー１０２および外側ライナー１０８はそれぞれ、高温性能を有する非金属材料であるセラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）材料で形成される。このようなライナー１０２、１０８に使用される例示的なＣＭＣ材料は、炭化ケイ素、ケイ素、シリカ、もしくはアルミナを母材とする材料およびそれらの組み合わせを含むことができる。しかし、他の例示的な実施形態では、内側ライナー１０２および外側ライナー１０８の一方または両方が、適切な金属材料などの他の任意の適切な材料で形成されてもよい。
【００４９】
さらに、他の実施形態では、図示した燃焼部１００の燃焼器アセンブリは、内側および／または外側ドーム部１１６、１１８を含まなくてもよいし、それぞれの内側ライナー１０２および外側ライナー１０８に取り付けられた別個に形成された内側および／または外側ドーム部１１６、１１８を含んでもよいし、あるいは他の任意の適切な構成を有してもよいことを理解されたい。
【００５０】
さらに図２を参照すると、燃焼部１００は、円周方向Ｃ（以下、図３参照）に沿って間隔を置いて配置され、環状ドーム内に少なくとも部分的に配置された燃料空気混合器１２４とも呼ばれる複数の燃料ノズルをさらに含む。より詳細には、複数の燃料空気混合器１２４は、半径方向Ｒに沿って外側ドーム部１１８と内側ドーム部１１６との間に少なくとも部分的に配置される。燃料マニホールド１２５を介して燃料空気混合器１２４に燃料が供給され、ガスタービンエンジンの圧縮機部から（例えば、ターボファンエンジン１０のＨＰ圧縮機２４から）圧縮空気が燃料空気混合器１２４内に流入しまたはそれを通り、ここで圧縮空気が燃料と混合され、燃焼室１１４内で点火されて燃焼ガスを生成する。内側および外側ドーム部１１６、１１８は、圧縮空気のこのような流れを圧縮機部から燃料空気混合器１２４内にまたはそれを通って供給するのを助けるように構成されている。例えば、外側ドーム部１１８は、前端部に外側カウル１２６を含み、内側ドーム部１１６は、同様に前端部に内側カウル１３０を含む。外側カウル１２６および内側カウル１３０は、圧縮機部からの圧縮空気の流れを、１つまたは複数の燃料空気混合器１２４の中にまたはそれを通って導くのを助けることができる。しかしながら、やはり、他の実施形態では、環状ドームは、任意の他の適切な方法で構成することができる。
【００５１】
さらに、上述したように、燃焼ガスは燃焼室１１４からガスタービンエンジンのタービン部のタービン１０１の中に流入してそれを通り、燃焼ガスからの熱エネルギーおよび／または運動エネルギーの一部が、タービンステータベーンおよびタービンロータブレードの連続した段を経て抽出される。図示するように、図２の例示的なタービン１０１は、タービン１０１の前端部に、燃焼室１１４の下流に、またはそのすぐ下流に配置されたタービンノズル１３２の第１段を含む。さらに、タービンノズル１３２の第１段は、タービンロータブレード１３４の第１段のすぐ上流に配置される。理解されるように、タービンノズル１３２の第１段は、燃焼室１１４からの燃焼ガスを所望の流れ方向に向けるように構成され、タービン１０１の性能を向上させる。図示した実施形態では、タービンノズル１３２の第１段は、円周方向Ｃ（図３参照）に沿って間隔を置いて配置され、ほぼ半径方向Ｒに沿って内側タービンライナー１３６から外側タービンライナー１３８まで延在する複数の個別のタービンノズルを含む。内側および外側タービンライナー１３６、１３８は、タービン部のタービン１０１を通って延在するコア空気流路の一部を少なくとも部分的に画定する。外側タービンライナー１３８は、図示した実施形態では、燃焼器アセンブリの外側ライナー１０８に前端部で結合され、タービンロータブレード１３４の第１段を通過して後方／下流に延在する。
【００５２】
図２にも示すように、ガスタービンエンジンは、外側ライナー１０８を含む燃焼器アセンブリを少なくとも部分的に囲むケーシングをさらに含む。より具体的には、ガスタービンエンジンは、燃焼器アセンブリを少なくとも部分的に囲む外側燃焼器ケース１４０と、タービン１０１の外側タービンライナー１３８を少なくとも部分的に囲むタービンケース１４２と、をさらに含む。外側燃焼器ケース１４０およびタービンケース１４２の各々は、それぞれのライナー１０８、１３８に近接して対向する第１の側面１４４（すなわち、半径方向内側面）と、第１の側面１４４に対向する第２の側面１４６（すなわち、半径方向外側面）と、を画定する。
【００５３】
理解されるように、ガスタービンエンジンの動作中、望ましくない燃焼ダイナミクスは、ノズル１２４によって供給されて燃焼室１１４内で点火される燃料空気混合気の連続燃焼によって生成され得る。より具体的には、少なくとも特定の動作条件の下で、過渡圧力波は、関連する周波数および十分な大きさであれば、ガスタービンエンジンの燃焼部１００内の１つまたは複数の構成要素の動作振動をもたらすことができる。ガスタービンエンジンの動作中のガスタービンエンジンの燃焼部１００内でのこれらの動作振動を最小限に抑えるために、図２の例示的な実施形態は、振動管理アセンブリ２００をさらに含む。特に、本明細書で使用されるように、動作振動に関して「最小にするまたは低減させる」という用語は、燃焼部１００の１つまたは複数の構成要素の振動を、振動管理アセンブリを使用しない場合のそのような構成要素の振動に対して低減させることを指す。さらに、本明細書で使用されるように、「動作振動」という用語は、例えば燃焼器ダイナミクス、構成要素の不均衡などによって引き起こされる、エンジンの動作中の構成要素の実際の振動を指す。
【００５４】
図示した例示的な振動管理アセンブリ２００は、一般に、ガスタービンエンジンの燃焼部１００内の振動を示すデータを測定するように構成されたセンサ（すなわち、ガスタービンエンジンに取り付けられた場合）と、ガスタービンエンジンの燃焼部１００に機械的に結合されるように構成されたシェーカー２０２（すなわち、ガスタービンエンジンに取り付けられた場合）と、センサおよびシェーカー２０２に動作可能に接続されたコントローラ２０４と、を含む。特に、特定の例示的な態様では、コントローラ２０４は別個のコントローラであってもよいし、あるいはコントローラ２０４は、例示的なガスタービンエンジンのコントローラ（ＦＡＤＥＣなど）、例示的なガスタービンエンジンが設置される航空機のコントローラなどの１つまたは複数に組み込まれてもよい。いずれにせよ、特定の例示的な実施形態では、コントローラ２０４は、図８を参照して以下に説明する例示的な制御システム４００と同様の方法で構成することができる。
【００５５】
より具体的には、図示した例示的な実施形態では、振動管理アセンブリ２００は、ガスタービンエンジンの燃焼部１００内の１つまたは複数の構成要素の振動を示すデータを測定するように構成された複数のセンサを含む。例えば、図示した例示的な振動管理アセンブリ２００は、燃料空気混合器／ノズル１２４の振動を示すデータを測定するために燃料空気混合器／ノズル１２４のうちの１つに結合されたノズルセンサ２０６を含む。さらに、振動管理アセンブリ２００は、燃料マニホールド１２５の振動を示すデータを測定するための燃料マニホールドセンサ１２７と、外側ライナー１０８の振動を示すデータを測定するために外側ライナー１０８に結合されたライナーセンサ２０８と、外側燃焼器ケース１４０の振動を示すデータを測定するために外側燃焼器ケース１４０に結合された燃焼器ケースセンサ２１０と、を含む。少なくとも特定の例示的な実施形態では、これらのセンサ２０６、２０８、２１０の各々は、加速度計として構成されてもよい。しかし、他の例示的な実施形態では、取り付けられているそれぞれの構成要素の振動を決定するために、任意の他の適切なセンサ（例えば、歪みゲージ、圧力センサなど）を利用することができる。例えば、他の例示的な実施形態では、センサ２０６、２０８、２１０の１つまたは複数は、そのような構成要素内またはその周囲の圧力を測定するように、より具体的には、燃焼室１１４内などのそのような構成要素内またはその周囲の圧力変動を測定するように構成された圧力センサとして構成することができる。このような圧力変動は、燃焼器ダイナミクスを示すことができ、次に燃焼部１００内の１つまたは複数の構成要素の動作振動を示すことができる。
【００５６】
さらに、例示的な振動管理アセンブリ２００は、ノズルセンサ２０６、ライナーセンサ２０８、および燃焼器ケースセンサ２１０を含むが、他の例示的な実施形態では、振動管理アセンブリ２００はセンサの各々を含まなくてもよく、さらに、１つまたは複数の他の構成要素の振動を測定するように構成された図示していない１つまたは複数の追加のセンサ（例えば、燃焼室１１４内の圧力を測定するように構成された圧力センサ）を含んでもよい。さらに、コントローラ２０４は、振動管理アセンブリ２００の複数のセンサ２０６、２０８、２１０のうちの１つまたは複数から受信したデータに基づいて、ガスタービンエンジンの燃焼部１００内の動作振動を決定するように構成されてもよいことが理解されよう。例えば、ガスタービンエンジンの燃焼部１００内の実際の動作振動が、それぞれの構成要素に結合された複数のセンサ２０６、２０８、２１０のうちの１つまたは複数からの動作振動を示す検出データの関数であることを、例えば、実験データによって決定することができる。
【００５７】
引き続き図２の実施形態を参照すると、図示した実施形態では、シェーカー２０２は外側燃焼器ケース１４０に機械的に結合され、より具体的には、外側燃焼器ケース１４０とタービンケース１４２の両方に機械的に結合される。さらに、上述したように、シェーカー２０２は、コントローラ２０４に動作可能に結合されており、より具体的には、コントローラ２０４は、動作中にシェーカー２０２に電力を供給するように構成される。より具体的には、例示的な振動管理アセンブリ２００は、電力増幅器２１２をさらに含み、コントローラ２０４は、電力増幅器２１２を介してシェーカー２０２に電力を提供するように構成される。電力増幅器は、例えばコントローラ２０４または他の場所から入力電力を受け取り、コントローラ２０４から受信した入力に基づいて、入力電力に対して電圧、振幅、周波数、または位相のうちの１つまたは複数が変化する出力電力を供給するように構成されたデバイスであってもよい。
【００５８】
しかしながら、図示した実施形態では、シェーカー２０２は、外側の燃焼器ケース１４０に後部で結合されるように示されているが、他の実施形態では、シェーカー２０２は代わりに外側の燃焼器ケース１４０に他の任意の適切な位置（例えば、軸方向Ａに沿って、複数の燃料ノズル１２４のうちの１つまたは複数と整列した位置、軸方向Ａに沿って燃焼室１１４と整列した位置など）で結合されてもよい。さらに、シェーカー２０２は、外側燃焼器ケース１４０の半径方向外側面１４４に配置されて描かれているが、他の実施形態では、シェーカー２０２は、外側燃焼器ケース１４０の半径方向内側面１４６に結合され、したがって外側燃焼器ケース１４０の半径方向Ｒに沿って内側に配置されてもよい。さらに、他の例示的な実施形態では、シェーカー２０２は、燃料ノズル１２４、外側ライナー１０８またはライナー１０２のうちの１つまたは複数などに機械的に結合されてもよい。
【００５９】
さらに、図示した実施形態では、振動管理アセンブリ２００が単一のシェーカー２０２を含むように示されているが、他の例示的な実施形態では、振動管理アセンブリ２００が複数のシェーカー２０２をさらに含んでもよい。例えば、図３を簡単に参照すると、図２の例示的なガスタービンエンジンの燃焼部１００の軸方向Ａに沿った概略図を提供するが、特定の例示的な実施形態では、振動管理アセンブリ２００は、円周方向Ｃに沿って離間した複数のシェーカー２０２をさらに含んでもよい。例えば、図３に示す例示的な実施形態では、振動管理アセンブリ２００は、円周方向Ｃに沿って実質的に均等に間隔を置いて配置された３つのシェーカー２０２を含み、各シェーカー２０２は、電力増幅器２１２を介してコントローラ２０４に動作可能に接続される。しかし、他の例示的な実施形態では、振動管理アセンブリ２００は、任意の他の適切な方法で間隔を置いて配置され、かつ／または燃焼部１００内の任意の他の適切な構成要素に結合された２つのシェーカー２０２および４つのシェーカー２０２などの任意の他の適切な数のシェーカー２０２を含むことができる。例えば、他の例示的な実施形態では、振動管理アセンブリ２００は、外側燃焼器ケース１４０、外側ライナー１０８、燃料ノズル１２４のうちの１つまたは複数などに取り付けられた１つまたは複数のシェーカー２０２を含むことができる。
【００６０】
図２を再び参照すると、本明細書で使用する「シェーカー」という用語は、一般に、電力を受け取ることに応答して、決定された振幅、周波数、および／または位相で振動を生成することができる機械を指す。したがって、シェーカー２０２は、そのような振動を生成するための任意の適切な機械として構成することができる。図示した実施形態では、シェーカー２０２は、所望の振動を生成するために動作中にシェーカー２０２の電動モータ（図示せず）によって回転可能なロータ２１６に取り付けられた錘２１４を含む回転式シェーカーとして構成される。電動モータは、電力増幅器２１２を介してコントローラ２０４から電力を受け取ることができる。このようにして、シェーカー２０２は、ガスタービンエンジンの動作中にガスタービンエンジンの燃焼部１００内での動作振動を低減または最小にするための相殺振動を生成するように動作することができる。相殺振動は、燃焼部１００内の動作振動をより効果的に相殺する、または低減もしくは最小にするために、例えば電力増幅器２１２の使用によって、周波数、振幅または位相のうちの１つまたは複数を変化させることができる。
【００６１】
より具体的には、振動管理アセンブリ２００のコントローラ２０４は、１つまたは複数のセンサからガスタービンエンジンの燃焼部１００内の動作振動を示すデータを受信し、それに応答して、（例えば、電力増幅器２１２を介して）シェーカー２０２に電力を供給することができ、シェーカー２０２が所望の相殺振動を生成して、ガスタービンエンジンの燃焼部１００内の動作振動を低減または最小にすることができる。特に、特定の例示的な態様では、コントローラ２０４は、シェーカー２０２に供給される電力の電流、シェーカー２０２に供給される電力の電圧、シェーカー２０２に供給される電力の周波数、および／またはシェーカー２０２に供給される電力の位相のうちの１つまたは複数を（例えば、電力増幅器２１２を用いて）変更することができる。これにより、コントローラ２０４は、シェーカー２０２によって生成された相殺振動の特定の特性を変更することができ、その結果、相殺振動が動作振動をより効果的に相殺、低減、または最小化する。特に、シェーカー２０２に供給される電力のこのような変更は、燃焼部１００内の動作振動を示す受信データに応答してもよい。このようにして、例示的な振動管理アセンブリ２００は、ガスタービンエンジンの動作中にガスタービンエンジンの燃焼部１００内の動作振動を動的に低減または最小にすることができる。
【００６２】
例えば、図４〜図６を全体的に参照すると、本開示の例示的な態様を簡単に説明する。図４は、例示的な実施形態（例えば、図１および図２）によるガスタービンエンジンの燃焼部内で検出される動作振動を示すグラフ２１８を提供する。例えば、図４のグラフ２１８に示す動作振動は、図２の例示的な振動管理アセンブリ２００の例示的なノズルセンサ２０６、外側ライナーセンサ２０８、または燃焼器ケースセンサ２１０のうちの１つまたは複数などの、センサによって検出された１つまたは複数の測定値から導き出すことができる。図示するように、図４の例示的な動作振動は、振幅２２０（理解されるように、動作振動の力を示すことができる）および周波数／波長２２２を規定する。対照的に、図５は、図２の例示的な振動管理アセンブリ２００のシェーカー２０２からなど、シェーカーによって提供される相殺振動を示すグラフ２２４を提供する。振動管理アセンブリ２００のシェーカーによって提供される相殺振動もまた、振幅２２６（理解されるように、相殺振動の力を示すことができる）および周波数／波長２２８を規定する。ここで図６を参照すると、図４に示す動作振動と図５に示す相殺振動との重なりを示すグラフ２３０が提供される。相殺振動は、動作振動と約１８０度位相がずれているので、相殺振動が動作振動を低減または最小にすることができ、より具体的には図示した実施形態では、動作振動を相殺することができる。
【００６３】
したがって、特定の例示的な実施形態では、振動管理アセンブリは、１つまたは複数のセンサを使用して振動管理アセンブリが設置されているガスタービンエンジンの燃焼部内の動作振動を決定するように構成することができる。次いで、振動管理アセンブリは、シェーカーに電力を供給して、シェーカーがガスタービンエンジンの燃焼部内での動作振動を低減または最小にするための相殺振動を生成することができる。振動管理システムは、シェーカーに供給される電力を変調することができ、シェーカーが所望の振幅、周波数、および／または位相の相殺振動を生成して、ガスタービンエンジンの燃焼部内の動作振動の所望の低減を提供する。
【００６４】
特に、しかしながら、例示的な振動管理システム２００は、上記の図面では、燃焼部１００内の振動を検出し、燃焼部の１つまたは複数の構成要素に結合されたシェーカー２０２を使用して相殺振動を適用するように示されているが、他の例示的な実施形態では、振動管理システム２００は、ガスタービンエンジンの他の任意の適切なセクションと共に動作可能であってもよい。例えば、他の実施形態では、例示的な振動管理システム２００は、ガスタービンエンジンの圧縮機部内の振動を検出し、それに応じて、圧縮機部の１つまたは複数の構成要素に結合されたシェーカー２０２を使用して相殺振動を適用するように構成することができる。同様に、さらに他の例示的な実施形態では、例示的な振動管理システム２００は、ガスタービンエンジンのタービン部内の振動を検出し、それに応じて、タービン部の１つまたは複数の構成要素に結合されたシェーカー２０２を使用して相殺振動を適用するように構成することができる。
【００６５】
ここで図７を参照すると、本開示の例示的な態様による、ガスタービンエンジンを動作させるための方法３００の流れ図が示されている。例示的な方法３００は、図１〜図３を参照して上述した例示的なガスタービンエンジンと共に利用されてもよく、より具体的には、図２〜図６を参照して上述した例示的な振動管理アセンブリと共に利用されてもよい。したがって、例えば、ガスタービンエンジンは、圧縮機部、燃焼部、およびタービン部を含むことができ、振動管理アセンブリは、センサ、シェーカー、およびコントローラを含むことができる。
【００６６】
図示するように、例示的な方法３００は、一般に、ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を示すデータを受信するステップ（３０２）を含む。より具体的には、図示した例示的な態様では、ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を示すデータを受信するステップ（３０２）は、ガスタービンエンジンの燃焼部内の１つまたは複数の加速度計からデータを受信するステップ（３０４）を含む。１つまたは複数の加速度計は、ガスタービンエンジンの燃焼部内の燃焼器の燃焼器ライナー、ガスタービンエンジンの燃焼部内の燃料ノズル、またはガスタービンエンジンの燃焼部内の燃焼器ケースのうちの１つまたは複数の振動を測定するように構成することができる。特に、これらの１つまたは複数の加速度計から測定された振動は、ガスタービンエンジン内の動作振動を決定するために使用されてもよい。例えば、ガスタービンエンジン内の実際の動作振動が燃料ノズルの測定された振動と既知の要因により異なることは、例えば実験手順によって知ることができる。
【００６７】
特に、しかしながら、他の例示的な態様では、ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を示すデータを受信するステップ（３０２）は、それに加えて、またはその代わりに、ガスタービンエンジンのセクションの１つまたは複数の構成要素の動作振動を示すデータを検出することができる任意の他の適切なセンサからデータを受信するステップを含むことができる。例えば、他の例示的な態様では、ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を示すデータを受信するステップ（３０２）は、１つまたは複数の圧力センサからデータを受信するステップを含むことができる。１つまたは複数の圧力センサは、セクションの１つまたは複数の構成要素内またはその周囲の圧力の変動を検出することができ、その圧力の変動は燃焼器ダイナミクスを示すことができるので、動作振動を示すことができる。さらに、特定の例示的な態様では、ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を示すデータを受信するステップ（３０２）は、ガスタービンエンジンの燃焼部内の動作振動を示すデータを受信するステップを含むことができるが、他の態様では、データを受信するステップ（３０２）は、それに加えてまたはその代わりに、ガスタービンエンジンのタービン部内、またはガスタービンエンジンの圧縮機部内、またはその両方における動作振動を示すデータを受信するステップを含むことができる。
【００６８】
さらに、図示した例示的な態様では、ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を示すデータを受信するステップ（３０２）は、動作振動の振幅、周波数、波長、または位相のうちの１つまたは複数を示すデータを受信するステップ（３０５）をさらに含む。
【００６９】
図７をさらに参照すると、例示的な方法３００は、ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を低減または最小にするように相殺振動を生成するために、ガスタービンエンジンのセクション内の１つまたは複数の構成要素に機械的に結合されたシェーカーに電力を供給するステップ（３０６）をさらに含む。図示した例示的な態様では、ガスタービンエンジンのセクション内の１つまたは複数の構成要素に機械的に結合されたシェーカーに電力を供給するステップ（３０６）は、ステップ（３０２）で受信したガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を示すデータに応答してシェーカーに供給される電力を変調するステップ（３０８）を含む。
【００７０】
より具体的には、図示した例示的な態様では、シェーカーに供給される電力を変調するステップ（３０８）は、シェーカーに供給される電力の電圧、シェーカーに供給される電力の電流、シェーカーに供給される電力の周波数、またはシェーカーに供給される電力の位相のうちの少なくとも１つを変調するステップ（３１０）を含む。少なくとも特定の例示的な態様では、シェーカーに供給される電力を変調するステップ（３０８）は、ステップ（３０２）で受信したガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を示すデータに応答してシェーカーに供給される電力を変調するステップを含む。例えば、少なくとも特定の例示的な態様では、方法３００は、ステップ（３０２）で受信した動作振動を示すデータに基づいてベースライン振動レベルを決定することができ、ステップ（３０８）でシェーカーに供給される電力を変調することができ、ステップ（３０８）での変調の間またはその後の動作振動を示す追加の受信データに基づいて更新された振動レベルを決定することができ、更新された振動レベルとベースライン振動レベルとの差に基づいて（すなわち、更新された振動レベルがベースライン振動レベルを上回って改善されたか否かに基づいて）シェーカーに供給される電力をさらに変調することができる。
【００７１】
さらに、図示した例示的な態様では、シェーカーに供給される電力を変調するステップ（３０８）は、電力増幅器を用いてシェーカーに供給される電力を変調するステップ（３１２）を含む。シェーカーに供給される電力のこれらの１つまたは複数のパラメータをステップ（３１０）で変調することにより、相殺振動が動作振動をより厳密に反映することが可能になり、相殺振動がガスタービンエンジンの動作中の動作振動をより効果的に相殺または低減することができる。より具体的には、例えば、図示した方法３００の例示的な態様では、ガスタービンエンジンのセクション内の１つまたは複数の構成要素に機械的に結合されたシェーカーに電力を供給するステップ（３０６）は、動作振動を低減または最小にするために動作振動と約１８０度位相がずれた相殺振動を生成するステップ（３１４）をさらに含む。
【００７２】
さらに、図７に示す方法３００の少なくとも特定の態様では、シェーカーは第１のシェーカーであってもよく、相殺振動は第１の相殺振動であってもよいことが理解されよう。このような例示的な態様では、本方法は、破線で描かれているように、ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を低減または最小にするように第２の相殺振動を生成するために、ガスタービンエンジンのセクション内の１つまたは複数の構成要素に機械的に結合された第２のシェーカーに電力を供給するステップ（３１６）をさらに含むことができる。このような例示的な態様では、ガスタービンエンジンのセクション内の１つまたは複数の構成要素に機械的に結合された第２のシェーカーに電力を供給するステップ（３１６）は、ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を示す受信データに応答して第２のシェーカーに供給される電力を変調するステップ（３１８）をさらに含むことができる。したがって、このような例示的な態様では、第１および第２のシェーカーを共に使用して、ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を相殺／低減または最小にするように設計された組み合わされた相殺振動を生成することができることが理解されよう。しかしながら、他の例示的な態様では、方法３００は、代わりに、１つまたは複数の局所的な動作振動を示すデータを検出し、複数のシェーカーを個別に制御して、ガスタービンエンジンのセクション内のこれらのそれぞれの局所的な動作振動のそれぞれを低減または最小にすることができる。
【００７３】
さらに、図示した例示的な態様では、シェーカーに電力を供給するステップ（３０６）は、一般に、ガスタービンエンジンの動作中にシェーカーを実質的に連続的に動作させるステップを含むことができることが理解されよう。しかしながら、他の例示的な態様では、ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を示すデータを受信するステップ（３０２）は、ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動が所定のしきい値を上回っていることを決定するステップをさらに含むことができ、シェーカーに電力を供給するステップ（３０６）は、代わりに、ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動が所定のしきい値を上回っているという決定に応答してシェーカーに電力を供給するステップを含むことができる。
【００７４】
本明細書に記載された１つまたは複数の例示的な態様にしたがってガスタービンエンジンを動作させることにより、長持ちするガスタービンエンジンが得られる。例えば、本明細書に記載の振動管理アセンブリを利用することにより、ガスタービンエンジンの動作中の燃焼器ダイナミクスによる動作振動を低減し、そのような構成要素の高サイクル疲労によるガスタービンエンジンの燃焼部内の特定の構成要素の早期摩耗を低減することができる。
【００７５】
特に、本開示は、一般的に、動作振動を相殺するように相殺振動を生成するために機械的なシェーカーを有する振動管理システムを利用することに向けられているが、他の例示的な実施形態では、例えばガスタービンエンジンの燃焼部内の動作振動を低減するために他の手段を利用できることが理解されよう。例えば、機械的シェーカーを使用する代わりに、他の例示的な実施形態では、例えば燃料マニホールドを通ってガスタービンエンジンの燃焼部内の複数の燃料ノズルへの燃料流の１つまたは複数の態様を変調することによって、動作振動を低減することができる。例えば、システムは、例えばガスタービンエンジンの燃焼部内の１つまたは複数の構成要素の動作振動を検出することができ、それに応答して、複数の燃料ノズルへの燃料流の特定のパラメータを変調して、そのような動作振動を低減することができる。例えば、特定の例示的な実施形態では、システムは、燃料ライン内の専用バルブ（専用のパルス幅変調バルブなど）により、あるいは、燃料供給バルブを利用して、燃料流の圧力を変調して、ガスタービンエンジンの燃焼部内の動作振動を低減することができる。このような変調は、燃焼部内の１つまたは複数の構成要素の検出された振動に応答して動的に行うことができる。さらに、他の実施形態では、システムは、燃料流の他の任意の適切なパラメータを変調することができる。
【００７６】
図８は、本発明の例示的な実施形態による例示的なコンピューティングシステム４００を示す。コンピューティングシステム４００は、例えば、上述の振動管理アセンブリ２００のコントローラ２０４などの振動管理アセンブリ内のコントローラとして使用することができる。コンピューティングシステム４００は、１つまたは複数のコンピューティングデバイス４１０を含むことができる。コンピューティングデバイス４１０は、１つまたは複数のプロセッサ４１０Ａ、ならびに１つまたは複数のメモリデバイス４１０Ｂを含むことができる。１つまたは複数のプロセッサ４１０Ａは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、集積回路、論理デバイス、および／または他の適切な処理デバイスなどの任意の適切な処理デバイスを含むことができる。１つまたは複数のメモリデバイス４１０Ｂは、これらに限られるわけではないが非一時的なコンピュータ可読媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードドライブ、フラッシュドライブ、および／または他のメモリデバイスなど、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体を含むことができる。
【００７７】
１つまたは複数のメモリデバイス４１０Ｂは、１つまたは複数のプロセッサ４１０Ａによって実行することができるコンピュータ可読命令４１０Ｃを含む１つまたは複数のプロセッサ４１０Ａによってアクセス可能な情報を格納することができる。命令４１０Ｃは、１つまたは複数のプロセッサ４１０Ａによって実行された場合に１つまたは複数のプロセッサ４１０Ａに動作を実行させる任意の命令セットであってよい。いくつかの実施形態では、命令４１０Ｃは、１つまたは複数のプロセッサ４１０Ａによって実行され、１つまたは複数のプロセッサ４１０Ａに対して、図７を参照して上述した例示的な方法３００などの動作、あるいはコンピューティングシステム４００および／またはコンピューティングデバイス４１０が構成されている動作および機能のいずれか、ならびに／あるいは、１つまたは複数のコンピューティングデバイス４１０の任意の他の動作または機能を実行させることができる。命令４１０Ｃは、任意の適切なプログラミング言語で書かれたソフトウェアであってもよく、あるいはハードウェアで実現されてもよい。それに加えて、および／またはその代わりに、命令４１０Ｃは、プロセッサ４１０Ａ上の論理的および／または仮想的に別個のスレッドで実行することができる。メモリデバイス４１０Ｂは、プロセッサ４１０Ａによってアクセスすることができるデータ４１０Ｄをさらに格納することができる。例えば、データ４１０Ｄは、電力フローを示すデータ、エンジン内の振動を示すデータ、ならびに／あるいは本明細書に記載した他の任意のデータおよび／または情報を示すデータを含むことができる。
【００７８】
さらに、コンピューティングデバイス４１０は、例えばシステム４００の他の構成要素と（例えば、ネットワークを介して）通信するために使用されるネットワークインターフェース４１０Ｅを含むことができる。ネットワークインターフェース４１０Ｅは、例えば、送信器、受信器、ポート、コントローラ、アンテナ、および／または他の適切な構成要素を含む１つまたは複数のネットワークとやりとりをするための任意の適切な構成要素を含むことができる。１つまたは複数の外部ディスプレイデバイス（図示せず）を、コンピューティングデバイス４１０から１つまたは複数の指令を受信するように構成することができる。
【００７９】
本明細書で説明した技術は、コンピュータベースのシステム、ならびにコンピュータベースのシステムにより行われる動作、およびそれとの間でやりとりされる情報を参照する。当業者であれば、コンピュータベースのシステムの固有の柔軟性によって、構成要素間の多種多様な可能な構成、組み合わせ、ならびにタスクおよび機能の分割が可能になることを認識するであろう。例えば、本明細書で説明した処理は、単一のコンピューティングデバイスまたは組み合わせて働く複数のコンピューティングデバイスを使用して実施することができる。データベース、メモリ、命令、およびアプリケーションは、単一のシステムに実装してもよいし、複数のシステムに分散してもよい。分散した構成要素は、順次または並列に動作することができる。
【００８０】
様々な実施形態の具体的な特徴がいくつかの図面には示されており、他の図面には示されていないが、これは単に便宜上のものである。本開示の原理によれば、図面の任意の特徴は、他の任意の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／または特許請求することができる。
【００８１】
本明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意の装置またはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言と実質的な差異を有さない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図している。
［実施態様１］
ガスタービンエンジンを動作させるための方法（３００）であって、
前記ガスタービンエンジンのセクション内の動作振動を示すデータを受信するステップ（３０２）と、
前記ガスタービンエンジンの前記セクション内の前記動作振動を低減または最小にするように相殺振動を生成するために、前記ガスタービンエンジンの前記セクションの１つまたは複数の構成要素に機械的に結合されたシェーカー（２０２）に電力を供給するステップ（３０６）と、
を含む方法（３００）。
［実施態様２］
前記ガスタービンエンジンの前記セクションは、前記ガスタービンエンジンの燃焼部（１００）である、実施態様１に記載の方法（３００）。
［実施態様３］
前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の前記動作振動を示すデータを受信するステップ（３０２）は、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の１つまたは複数の加速度計からデータを受信するステップ（３０４）を含む、実施態様２に記載の方法（３００）。
［実施態様４］
前記１つまたは複数の加速度計は、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の燃焼器の燃焼器ライナー、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の燃料ノズル（１２４）、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の燃料マニホールド（１２５）、または前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の燃焼器ケース（１４０）のうちの１つまたは複数の振動を測定するように構成される、実施態様３に記載の方法（３００）。
［実施態様５］
前記ガスタービンエンジンの前記セクション内の前記動作振動を示すデータを受信するステップ（３０２）は、前記動作振動の周波数、振幅、または位相のうちの少なくとも１つを示すデータを受信するステップ（３０５）を含む、実施態様１に記載の方法（３００）。
［実施態様６］
前記相殺振動を生成するために、前記ガスタービンエンジンの前記セクションの１つまたは複数の構成要素に機械的に結合された前記シェーカー（２０２）に電力を供給するステップ（３０６）は、前記動作振動と位相が異なる相殺振動を生成するステップ（３１４）を含む、実施態様５に記載の方法（３００）。
［実施態様７］
前記ガスタービンエンジンの前記セクションの１つまたは複数の構成要素に機械的に結合された前記シェーカー（２０２）に電力を供給するステップ（３０６）は、前記ガスタービンエンジンの前記セクション内の前記動作振動を示す前記受信データに応答して前記シェーカー（２０２）に供給される前記電力を変調するステップ（３０８）を含む、実施態様１に記載の方法（３００）。
［実施態様８］
前記シェーカー（２０２）に供給される前記電力を変調するステップ（３０８）は、前記シェーカー（２０２）に供給される前記電力の電圧、前記シェーカー（２０２）に供給される前記電力の電流、前記シェーカー（２０２）に供給される前記電力の周波数、または前記シェーカー（２０２）に供給される前記電力の位相のうちの少なくとも１つを変調するステップ（３１０）を含む、実施態様７に記載の方法（３００）。
［実施態様９］
前記シェーカー（２０２）に供給される前記電力を変調するステップ（３０８）は、電力増幅器を使用して前記シェーカー（２０２）に供給される前記電力を変調するステップ（３１２）を含む、実施態様７に記載の方法（３００）。
［実施態様１０］
前記ガスタービンエンジンの前記セクションは、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）であり、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）は、外側燃焼器ケース（１４０）を含み、前記シェーカー（２０２）は、前記外側燃焼器ケース（１４０）に機械的に結合されている、実施態様１に記載の方法（３００）。
［実施態様１１］
前記シェーカー（２０２）は第１のシェーカー（２０２）であり、前記相殺振動は第１の相殺振動であり、前記方法（３００）は、
前記ガスタービンエンジンの前記セクション内の前記動作振動を低減または最小にするように第２の相殺振動を生成するために、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼の１つまたは複数の構成要素に機械的に結合された第２のシェーカー（２０２）に電力を供給するステップ（３１６）
をさらに含む、実施態様１に記載の方法（３００）。
［実施態様１２］
前記ガスタービンエンジンの前記セクションの１つまたは複数の構成要素に機械的に結合された前記第２のシェーカー（２０２）に電力を供給するステップ（３１６）は、前記ガスタービンエンジンの前記セクション内の前記動作振動を示す前記受信データに応答して前記第２のシェーカー（２０２）に供給される前記電力を変調するステップ（３１８）を含む、実施態様１１に記載の方法（３００）。
［実施態様１３］
ガスタービンエンジンの振動管理アセンブリ（２００）であって、
前記ガスタービンエンジンに取り付けられた場合に前記ガスタービンエンジンの燃焼部（１００）内の振動を測定するように構成されたセンサと、
前記ガスタービンエンジンに取り付けられた場合に前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）に機械的に結合されるように構成されたシェーカー（２０２）と、
前記センサおよび前記シェーカー（２０２）に動作可能に接続され、メモリ（４１０Ｂ）と１つまたは複数のプロセッサ（４１０Ａ）とを含むコントローラ（２０４）と、を含み、前記メモリ（４１０Ｂ）は、前記１つまたは複数のプロセッサ（４１０Ａ）によって実行された場合に前記振動管理アセンブリ（２００）に機能を実行させる命令を格納し、前記機能は、
前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の動作振動を示すデータを前記センサから受信する機能と、
前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の前記動作振動を低減または最小にするように相殺振動を生成するために、前記シェーカー（２０２）に電力を供給する機能と、を含む、振動管理アセンブリ（２００）。
［実施態様１４］
前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の前記動作振動を示すデータを前記センサから受信する機能は、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の１つまたは複数の加速度計からデータを受信する機能を含む、実施態様１３に記載の振動管理アセンブリ（２００）。
［実施態様１５］
前記１つまたは複数の加速度計は、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の燃焼器の燃焼器ライナー、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の燃料ノズル（１２４）、前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の燃料マニホールド（１２５）、または前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の燃焼器ケース（１４０）のうちの１つまたは複数の振動を測定するように構成される、実施態様１４に記載の振動管理アセンブリ（２００）。
［実施態様１６］
前記ガスタービンエンジンの前記燃焼部（１００）内の前記動作振動を示すデータを前記センサから受信する機能は、前記動作振動の周波数、振幅、または位相のうちの少なくとも１つを示すデータを受信する機能を含む、実施態様１３に記載の振動管理アセンブリ（２００）。
［実施態様１７］
前記相殺振動を生成するために前記シェーカー（２０２）に電力を供給する機能は、前記動作振動と位相が異なる相殺振動を生成する機能を含む、実施態様１６に記載の振動管理アセンブリ（２００）。
［実施態様１８］
ガスタービンエンジンであって、
圧縮機部と、
タービン部と、
前記圧縮機部の下流であって前記タービン部の上流に配置された燃焼部（１００）と、
前記ガスタービンエンジンの前記圧縮機部、前記タービン部、または前記燃焼部（１００）のうちの１つの中の振動を示すデータを検出するためのセンサと、シェーカー（２０２）と、を含む振動管理アセンブリ（２００）と、を含み、前記シェーカー（２０２）は、動作中の前記ガスタービンエンジンの前記圧縮機部、前記タービン部、または前記燃焼部（１００）内の前記動作振動を低減または最小にするように相殺振動を生成するために、前記圧縮機部、前記タービン部、または前記燃焼部（１００）の１つまたは複数の構成要素に機械的に結合される、ガスタービンエンジン。
［実施態様１９］
前記振動管理の前記センサは、加速度計として構成される、実施態様１８に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様２０］
前記振動管理アセンブリ（２００）は、複数のセンサをさらに含み、前記複数のセンサは、燃焼器ライナーの振動を示すデータを測定するように構成された燃焼器ライナーセンサ（２０８）、燃料ノズル（１２４）の振動を示すデータを測定するように構成された燃料ノズルセンサ（２０６）、または燃焼器ケース（１４０）の振動を示すデータを測定するように構成された燃焼器ケースセンサ（２１０）のうちの少なくとも１つを含む、実施態様１８に記載のガスタービンエンジン。
【符号の説明】
【００８２】
１０  高バイパスターボファンジェットエンジン、ターボファン
１２  長手方向中心線、長手方向軸
１４  ファン部
１６  コアタービンエンジン
１８  外側ケーシング
２０  環状入口
２２  低圧（ＬＰ）圧縮機
２４  高圧（ＨＰ）圧縮機
２６  燃焼部
２８  ＨＰタービン
３０  ＬＰタービン
３２  ジェット排気ノズル部
３４  ＨＰシャフトまたはスプール
３６  ＬＰシャフトまたはスプール
３７  コア空気流路
３８  可変ピッチファン
４０  ファンブレード
４２  ディスク
４４  作動部材
４６  動力ギヤボックス
４８  フロントナセル
５０  環状のファンケーシングまたは外側のナセル
５２  出口ガイドベーン
５４  下流部
５６  バイパス空気流路
５８  空気
６０  入口
６２  空気の第１の部分
６４  空気の第２の部分
６６  燃焼ガス
６８  ＨＰタービンステータベーン
７０  ＨＰタービンロータブレード
７２  ＬＰタービンステータベーン
７４  ＬＰタービンロータブレード
７６  ファンノズル排気部
７８  高温ガス経路
１００  燃焼部
１０１  タービン
１０２  内側ライナー
１０４  後端部
１０６  前端部
１０８  外側ライナー
１１０  後端部
１１２  前端部
１１４  燃焼室
１１６  内側ドーム部
１１８  外側ドーム部
１２４  燃料空気混合器、燃料ノズル
１２５  燃料マニホールド
１２６  外側カウル
１２７  燃料マニホールドセンサ
１３０  内側カウル
１３２  タービンノズル
１３４  タービンロータブレード
１３６  内側タービンライナー
１３８  外側タービンライナー
１４０  外側燃焼器ケース
１４２  タービンケース
１４４  第１の側面、半径方向外側面
１４６  第２の側面、半径方向内側面
２００  振動管理アセンブリ、振動管理システム
２０２  シェーカー
２０４  コントローラ
２０６  ノズルセンサ
２０８  外側ライナーセンサ
２１０  燃焼器ケースセンサ
２１２  電力増幅器
２１４  錘
２１６  ロータ
２１８  グラフ
２２０  振幅
２２２  周波数／波長
２２４  グラフ
２２６  振幅
２２８  周波数／波長
２３０  グラフ
３００  方法
４００  コンピューティングシステム、制御システム
４１０  コンピューティングデバイス
４１０Ａ  プロセッサ
４１０Ｂ  メモリデバイス
４１０Ｃ  コンピュータ可読命令
４１０Ｄ  データ
４１０Ｅ  ネットワークインターフェース
【図１】
2019066162.tif 000003
【図２】
2019066162.tif 000004
【図３】
2019066162.tif 000005
【図４】
2019066162.tif 000006
【図５】
2019066162.tif 000007
【図６】
2019066162.tif 000008
【図７】
2019066162.tif 000009
【図８】
2019066162.tif 000010
【外国語明細書】
2019066162000001.pdf