(57)【要約】  本発明は、ブレード（２）を担持し環状ケーシング（３）で囲まれたファンホイール（１）を有するバイパスターボジェットにして、ケーシング（３）はケーシング（３）とファンホイール（１）のブレード（２）の半径方向外側端部との間に形成された環状間隙（８）から空気を吸い込むための吸気手段（９、１０）を含み、吸気手段は、ケーシング（３）の内壁（１１）内に形成され、下流側に伸びる吸気路（９）に接続される少なくとも１つの入口スロット（１０）で形成された入口を備えるバイパスターボジェットであって、吸気手段の入口スロット（１０）は、ファンホイールのブレード（２）の半径方向外側端部のコードの上流側部分のみと位置合わせして軸方向に配置されることを特徴とするバイパスターボジェットに関する。
2014502700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレード（２）を担持し環状ケーシング（３）で囲まれたファンホイール（１）を有するバイパスターボジェットにして、ケーシング（３）はケーシング（３）とファンホイール（１）のブレード（２）の半径方向外側端部との間に形成された環状間隙（８）から空気を吸い込むための吸気手段（９、１０）を含み、吸気手段は、ケーシング（３）の内壁（１１）内に形成され、下流側に伸びる吸気路（９）に接続される少なくとも１つの入口スロット（１０）で形成された入口を備えるバイパスターボジェットであって、吸気手段の入口スロット（１０）は、ファンホイールのブレード（２）の半径方向外側端部のコードの上流側部分のみと位置合わせして軸方向に配置されることを特徴とする、バイパスターボジェット。
【請求項２】
入口スロット（１０）の軸方向寸法が、ブレード（２）の半径方向外側端部のコードの３％〜１０％であることを特徴とする、請求項１に記載のターボジェット。
【請求項３】
入口スロット（１０）が環状であるか、またはファンの軸を中止に円周状に配置された複数のオリフィスで構成されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のターボジェット。
【請求項４】
吸気手段が、ケーシング（３）内に収容される吸引ポンプ（１５）を備えることを特徴とする、請求項１から３のうちのいずれか１項に記載のターボジェット。
【請求項５】
吸気手段が、ケーシング（３）の内壁（１１）内に互いに対して軸方向にずらして形成された少なくとも２つの入口スロット（１０）を備えることを特徴とする、請求項１から４のうちのいずれか１項に記載のターボジェット。
【請求項６】
吸気手段が、ケーシング（３）内に収容され吸気路（９）を介して入口スロット（単数または複数）（１０）に接続される環状マニホールド（１６）を備えることを特徴とする、請求項１から４のうちのいずれか１項に記載のターボジェット。
【請求項７】
吸気手段が、ファンホイール（１）の下流側でファンケーシング（３）の外壁（１２）または内壁（１１）内に形成される空気出口オリフィス（１５）を備えることを特徴とする、請求項１から６のうちのいずれか１項に記載のターボジェット。
【請求項８】
吸気手段の出口オリフィス（１５）が、ファンの出口ＯＧＶ（６）から下流側でファンケーシング（３）の内壁（１１）内に形成されることを特徴とする、請求項７に記載のターボジェット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機用、特に、飛行機用のバイパスターボジェットに関する。
【背景技術】
【０００２】
空港近くの飛行機からの騒音を低減することは大きな課題であり、この点に関してますます厳しい基準が課せられるようになってきている。
【０００３】
調査により、着陸および離陸時に飛行機によって発生される高い騒音レベルの原因と考えられる主な現象が特定され、数値化された。大まかに言うと、騒音は、２つの主要なカテゴリー、すなわち、機体騒音とエンジン騒音とに分類される。
【０００４】
機体騒音は、空気流と障害物または飛行機表面の凹凸、例えば、着陸装置、前縁スラット、後縁フラップなどとの干渉が原因である。
【０００５】
バイパスターボジェットの場合、エンジン騒音は、主に、ノズルからの高温ガスの急速な噴出によるジェット騒音と、空気流と固定構造物との干渉によるファン騒音とを含み、この干渉は二次流もしくは「バイパス」流を送るファン翼によって生じる。
【０００６】
バイパスターボジェットは、ブレードを担持し環状ケーシング内で回転するファンホイールを有するものであることを想起されたい。ファンの下流側では、空気流の一部は、燃焼室に送るために低圧圧縮機および高圧圧縮機によって圧縮された一次流が流れる一次流路もしくは「コア」流路に向けられ、ファンからの空気流の別の部分は、１組の出口案内羽根（ＯＧＶ）が伸びるバイパス流路に向けられる。
【０００７】
ファンからの音響スペクトルは、バイパス比が非常に大きい、すなわち、バイパス流が大きいターボジェットの出現に伴って大きくなった大きさの音調部分と広帯域部分とに分けられる。
【０００８】
ファンでは、多くの広帯域騒音源が発生するが、これらは、主に、ファンホイールおよびステータからの伴流と、特に、ＯＧＶとの干渉による。
【０００９】
ファンによって生じる騒音を最小限に抑えるために、１つの解決策としては、案内羽根の設計を最適化する方法がある。しかし、巡航速度におけるエンジン効率の制約により、案内羽根はアプローチまたは離陸時の動作に最も適した状態にならない。
【００１０】
米国特許第３７３０６３９号明細書には、ファンの外側ケーシングに吸引手段を取り付けることが提案されており、吸引手段は、ファンホイールのブレードの半径方向外側端部から上流側に位置するスロットで形成された吸気開口部と、吸引ポンプとを含む。
【００１１】
このように、外側ケーシングの内壁で形成された境界層の一部は、境界層とファンホイールのブレードとの干渉を制限するように吸い込まれ、それにより騒音を低減する。この解決策は、ファンホイールの伴流とファンホイールから下流側に位置するＯＧＶとの干渉によって生じる騒音の主成分を大幅に低減するものではない。
【００１２】
さらに、ケーシングとファンホイールのブレードの端部との間に間隙が存在することにより、先端で流れが取り込まれる影響によって乱流が発生する。乱流は、高いレベルの乱流運動エネルギーを有し、乱流運動エネルギーは、ケーシング上の境界層と混合されると、乱流伴流とＯＧＶとの干渉による広帯域騒音に大きな影響を及ぼす。
【００１３】
周知の解決策は、空気をファンの乱流領域に注入する手段を提供することである。そのためには、空気流路はファンホイールのブレード内に形成される必要があるので、このようなブレードは、特に、複合材料で作られる場合には製造がより複雑になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第３７３０６３９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の特定の目的は、簡単で、効果的で、かつ費用のかからない上述の問題の解決策を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の目的を達成するために、本発明は、ブレードを担持し環状ケーシングで囲まれたファンホイールを有するバイパスターボジェットであって、ケーシングは、ケーシングとファンホイールのブレードの半径方向外側端部との間に形成された環状間隙から空気を吸い込むための吸気手段を含むことを特徴とするバイパスターボジェットを提供する。
【００１７】
このように位置決めされた吸気手段は、ファンホイールのブレードの先端における乱流が下流側に位置するＯＧＶと干渉しないように乱流を吸引する働きをするので、ファンホイールの伴流とステータ、特に、下流側に位置するＯＧＶとの干渉によって生じる騒音を大幅に低減することができる。
【００１８】
本発明の特徴によれば、吸気手段は、ケーシングの内壁内に作られ下流側に伸びる吸気路に接続される少なくとも１つの入口スロットによって形成された入口を備える。
【００１９】
有利には、吸気手段の入口スロットは、ファンホイールのブレードの半径方向外側端部のコードの上流側部分のみと位置合わせして軸方向に配置される。
【００２０】
コードの上流側部分のみと位置合わせして入口スロットを位置決めすることで、乱流が前縁隅部に発生するとすぐに間隙から流れを吸気することができる。シミュレーションから、ブレード先端で乱流が発生する複数の位置があって、より乱流の激しい位置はブレード先端のコードの最初の約３分の１に存在することがわかった。したがって、スロットは、最も乱流が活発になる領域に位置決めされる。
【００２１】
したがって、吸気手段の入口スロットは、好ましくは、ファンホイールのブレードの半径方向外側端部のコードの上流側３分の１のみと位置合わせして軸方向に配置される。
【００２２】
好ましくは、入口スロットの軸方向寸法は、ブレードの半径方向外側端部のコードの３％〜１０％である。
【００２３】
したがって、空気流のごく一部のみが取り込まれて、エンジン効率が悪くならないようにする。
【００２４】
本発明の別の特徴によれば、入口スロットは環状であるか、またはファンの軸を中心に円周状に配置された複数のオリフィスで構成される。
【００２５】
吸気手段は、ケーシング内に収容される吸引ポンプを備えてもよい。
【００２６】
本発明の一実施形態では、吸気手段は、ケーシングの内壁内に互いに対して軸方向にずらして形成された少なくとも２つの入口スロットを備える。
【００２７】
有利には、吸気手段は、ケーシング内に収容され吸気路を介して入口スロット（単数または複数）に接続される環状マニホールドを備える。
【００２８】
吸気手段は、さらに、ファンホイールの下流側でファンケーシングの外壁または内壁内に形成される空気出口オリフィスを備えてもよい。
【００２９】
特に、吸気手段の出口オリフィスは、ファンの出口ＯＧＶから下流側でファンケーシングの内壁内に形成されてよい。
【００３０】
本発明は、非限定的な例として添付図面を参照して説明された以下の記述を読めばより十分に理解され、本発明のその他の詳細、特徴、および利点が明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態のターボジェットの一部の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を図１に対応させて示した図である。
【図３】本発明の第３の実施形態のターボジェットの一部を示した拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、ブレード２を担持し環状ケーシング３によって囲まれたファンホイール１を有するターボジェットの一部を示した図である。ファンの下流側では、ファンから発生した空気流の一部は、燃焼室（図示せず）に供給するために低圧圧縮機および高圧圧縮機によって圧縮される一次流が流れるコアもしくは一次流路４に送られ、ファンからの空気流の別の部分は、１組のＯＧＶ６が伸びるバイパスもしくは二次流路５に送られる。案内羽根６の効果は、ファンからの二次空気流を直線化して二次空気流の旋回を制限することである。
【００３３】
ＯＧＶ６の下流側には、高い機械的強度を有し、二次流路５を通って伸びる半径方向構造アーム７が配置される。
【００３４】
本発明において、ケーシング３は、ケーシング３とファンホイール１のブレード２の半径方向外側端部との間に形成された環状間隙８に向かって開口する吸気手段を含む。
【００３５】
図１に示される実施形態では、吸気手段は、上述の環状間隙８に向かって開口し、ケーシング３の内壁１１に作られた入口スロット１０で形成された口を有する少なくとも１つの吸気路９を備える。スロット１０は、ケーシング３の内壁の全周囲に伸び、各々の吸気路９は下流側に伸びて、ケーシングの所定領域、例えば、１組のＯＧＶ６の下流側の軸方向に位置する領域で外壁１２に向かって開口し、空気を外側に吐き出すことによりケーシングの外壁１２に境界層を再付着させるが、このことが必要な条件である。
【００３６】
スロット１０および吸気路９の寸法および位置は、ファンを通過する空気流のごく一部、例えば、全流量の０．５％〜２％、好ましくは約１％のみがスロット１０によって取り込まれるように決められる。
【００３７】
吸引される空気の流量は、ファンホイール１を駆動する低圧タービンのシャフトの回転速度に実質的に比例し、シャフトの回転速度は、着陸段階と離陸段階とでかなり異なる。吸引される空気の流量は、ブレード２の外側端部とケーシング３の内壁１１との間の半径方向間隙８によって決まる。
【００３８】
入口スロット１０の軸方向寸法は、ブレード２の半径方向外側端部のコードの３％〜１０％である。ブレードのコードとは、前縁１３、すなわちブレードの上流側縁部と、後縁１４、すなわちブレードの下流側縁部との間の距離のことである。
【００３９】
吸気手段の入口スロット１０は、ブレード２の半径方向外側端部のコードの上流側半分のみと対向するように軸方向に配置される。したがって、入口スロット１０は、ブレードの端部から上流側に伸びず、またブレード２のコードの下流側半分と対向しない。
【００４０】
環状入口スロット１０の代わりに、ファンの軸を中心に円周状に配置された一連のオリフィスを設けることも可能である。
【００４１】
図１の例では、それぞれの吸気路９からの出口の圧力ｐ２は、スロット１０の入口の圧力ｐ１より低く、この圧力差により吸気路９のヘッドロスを解消し、空気を吸い込むことができる。したがって、吸気路（単数または複数）９に吸引ポンプを取り付ける必要がない。
【００４２】
一方、図２の実施形態では、吸気路９はＯＧＶ６の下流側のケーシング３の内壁１１で、圧力ｐ３が入口スロット１０の圧力より高い領域に向かって開口している。したがって、吸気路に吸引ポンプ１５を取り付ける必要がある。吸引ポンプ１５はケーシング３内に収容される。
【００４３】
当然、吸気路９の数および位置は、用途に応じて変わる。
【００４４】
図３の実施形態では、外側ケーシング３は、ケーシング３の内壁１１内に、互いに対して軸方向にずらして形成された少なくとも２つの入口スロット１０を備える。吸気路９は、入口スロット１０それぞれから下流側に向かって、ケーシング３内に収容される環状マニホールド１６まで伸びる。マニホールド１６内の空気は、ポンプ１５によって吸引されて、上述した方法と同様の方法でケーシング３の内壁１１または外壁１２のいずれかから排気される。
【００４５】
したがって、本発明は、使用される実施形態に関係なく、ファンブレード２の先端の流れから空気を取り込んで、大きな乱流と下流側に位置するＯＧＶ６との干渉を制限することができる。このことにより、干渉によって生じた広帯域騒音を大幅に低減することができる。ファンの流量のうち取り込まれる部分はわずかであるので、ファン効率は大幅に低下しない。
【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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