(57)【要約】【課題】ファン部１２から外部へ出る騒音を低減する。【解決手段】  ガスタービンエンジンは、ナセル２２を備える。ナセル２２は、吸入ダクト領域を有する吸入ダクト４２を画定しているナセル内面３２と、ナセル内面３２から半径方向内側に突き出ているナセル外郭面を備える。ナセル２２の吸入領域を選択的に縮小する手段６６が、ナセル内面またはナセル外郭面に配置され、吸入領域を選択的に縮小する手段６６には、膨張式ブラダ７０が含まれる。ブラダ７０は、ブラダ面７２と、ブラダ面７２から半径方向外側に配置されたプレナム７４とを備える。プレナムには、圧力供給路７６を通って加圧流体が供給される。ブラダ７０は拡張位置および後退位置を有し、拡張位置では、ブラダ７０は吸入ダクト領域を縮小し、スロート８２を形成する。それにより、吸入ダクトの吸入ダクト領域が縮小し、音響減衰が増す。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファン部とコンプレッサと燃焼室とタービンとを取り囲み、吸入ダクトを画定するナセル内面を含むナセルと、
音響減衰を増加させるため上記吸入ダクトの吸入ダクト領域を縮小する手段と、
を備えるガスタービンエンジン。
【請求項２】
吸入領域を縮小する上記手段が、ファン部の前方に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項３】
上記吸入領域を縮小する上記手段が、上記ナセル内面に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項４】
上記吸入領域を縮小する上記手段が、上記ナセル内面から半径方向内側に突き出ているナセル外郭面を含み、上記吸入領域を縮小することを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項５】
上記ナセル外郭面がスロートを画定することを特徴とする請求項４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項６】
上記ナセル外郭面が、上記吸入ダクト領域を縮小し、流入空気のマッハ数を増加させることを特徴とする請求項４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項７】
上記ナセル外郭面に配置された上記吸入領域を選択的に縮小する手段をさらに備える請求項４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項８】
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、膨張式ブラダを備えることを特徴とする請求項７に記載のガスタービンエンジン。
【請求項９】
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、ＳＭＡアクチュエータを備えることを特徴とする請求項７に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１０】
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、流体アクチュエータを備えることを特徴とする請求項７に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１１】
上記吸入領域を縮小する上記手段が、上記ファン部の前方に配置されたスピナに形成されているスピナ外郭面を含むことを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１２】
上記スピナ外郭面が、従来のスピナ面よりさらに前方に突き出ている実質的に鈍い表面形状であることを特徴とする請求項１１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１３】
上記スピナ外郭面が、上記エンジンの上記ファン部に配置されたファンのハブに延在していることを特徴とする請求項１１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１４】
上記スピナ外郭面に配置された吸入領域を選択的に縮小する手段をさらに備える請求項１１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１５】
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、膨張式ブラダを備えることを特徴とする請求項１４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１６】
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、ＳＭＡアクチュエータを備えることを特徴とする請求項１４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１７】
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、流体アクチュエータを備えることを特徴とする請求項１４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１８】
上記吸入領域を縮小する上記手段が、ナセル内面に形成されたナセル外郭面と、上記ファン部の前方に配置されたスピナに形成されているスピナ外郭面と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１９】
上記ナセル外郭面および上記スピナ外郭面が上記吸入領域を縮小し、流入空気のマッハ数を増加させることを特徴とする請求項１８に記載のガスタービンエンジン。
【請求項２０】
上記ナセル外郭面および上記スピナ外郭面に配置された上記吸入領域を選択的に縮小する手段をさらに備える請求項１８に記載のガスタービンエンジン。
【請求項２１】
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、膨張式ブラダを備えることを特徴とする請求項２０に記載のガスタービンエンジン。
【請求項２２】
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、ＳＭＡアクチュエータを備えることを特徴とする請求項２０に記載のガスタービンエンジン。
【請求項２３】
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、流体アクチュエータを備えることを特徴とする請求項２０に記載のガスタービンエンジン。
【請求項２４】
上記吸入領域を縮小する上記手段が、非対称であることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項２５】
上記ナセルの下部が上記ナセルの上部の外郭よりさらに突き出ている外郭を含むように、上記吸入領域を縮小する上記手段が非対称であることを特徴とする請求項２４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項２６】
上記吸入領域を縮小する上記手段が、上記吸入領域を選択的に縮小する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項２７】
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、拡張位置および後退位置を有することを特徴とする請求項２６に記載のガスタービンエンジン。
【請求項２８】
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が上記拡張位置にある時に、半径方向内側に向かって上記吸入ダクト領域に突き出て上記吸入ダクト領域を縮小し、それにより上記ガスタービンエンジンに流入する空気のマッハ数を増加させることを特徴とする請求項２７に記載のガスタービンエンジン。
【請求項２９】
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、選択的に起動されることを特徴とする請求項２６に記載のガスタービンエンジン。
【請求項３０】
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、離陸条件時に起動されることを特徴とする請求項２６に記載のガスタービンエンジン。
【請求項３１】
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、低空飛行状態時に起動されることを特徴とする請求項２６に記載のガスタービンエンジン。
【請求項３２】
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、離陸状態時および低空飛行状態時に起動されることを特徴とする請求項２６に記載のガスタービンエンジン。
【請求項３３】
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、非対称であることを特徴とする請求項２６に記載のガスタービンエンジン。
【請求項３４】
上記ナセルの下部が上記ナセルの上部の外郭よりさらに突き出ている外郭を含むように、上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が非対称であることを特徴とする請求項２６に記載のガスタービンエンジン。
【請求項３５】
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、上記ナセルのナセル内面に配置されていることを特徴とする請求項２６に記載のガスタービンエンジン。
【請求項３６】
上記ナセルの上記ナセル内面が、ナセル外郭面を形成する形状をなすことを特徴とする請求項３５に記載のガスタービンエンジン。
【請求項３７】
上記ナセル外郭面が、上記ナセル内面から半径方向内側に突き出て上記吸入ダクト領域を縮小し、上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、起動時にさらに内側に突き出て、上記吸入ダクト領域をさらに縮小することを特徴とする請求項３６に記載のガスタービンエンジン。
【請求項３８】
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、スピナのスピナ面に配置され、上記スピナが、上記ファン部の前方に配置されていることを特徴とする請求項２６に記載のガスタービンエンジン。
【請求項３９】
上記スピナ面がスピナ外郭面を含むことを特徴とする請求項３８に記載のガスタービンエンジン。
【請求項４０】
上記スピナ外郭面が、上記スピナ面から突き出て上記吸入ダクト領域を縮小し、上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、起動状態時にさらに突き出て上記吸入ダクト領域をさらに縮小することを特徴とする請求項３９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項４１】
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、上記ナセルのナセル内面およびスピナのスピナ面に配置され、上記スピナが上記ファン部の前方に配置されていることを特徴とする請求項２６に記載のガスタービンエンジン。
【請求項４２】
上記ナセルの上記ナセル内面が、ナセル外郭面を形成する形状をなし、上記スピナ面がスピナ外郭面を含むことを特徴とする請求項４１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項４３】
上記ナセル外郭面が、上記ナセル内面から半径方向内側に突き出て上記吸入ダクト領域を縮小し、上記スピナ外郭面が、上記スピナ面から突き出て上記吸入ダクト領域を縮小し、
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、起動状態時にさらに突き出て、上記吸入ダクト領域をさらに縮小することを特徴とする請求項４２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項４４】
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、膨張式ブラダを備えることを特徴とする請求項２６に記載のガスタービンエンジン。
【請求項４５】
上記膨張式ブラダが、上記ナセルのナセル内面に配置されていることを特徴とする請求項４４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項４６】
上記ナセルの上記ナセル内面が、ナセル外郭面を形成する形状をなすことを特徴とする請求項４５に記載のガスタービンエンジン。
【請求項４７】
上記ナセル外郭面が、上記ナセル内面から半径方向内側に突き出て上記吸入ダクト領域を縮小し、上記膨張式ブラダが、膨張状態時に内側に向かってさらに突き出て、上記吸入ダクト領域をさらに縮小することを特徴とする請求項４６に記載のガスタービンエンジン。
【請求項４８】
上記膨張式ブラダが、スピナのスピナ面に配置され、上記スピナが上記ファン部の前方に配置されていることを特徴とする請求項４４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項４９】
上記スピナ面がスピナ外郭面を含むことを特徴とする請求項４８に記載のガスタービンエンジン。
【請求項５０】
上記スピナ外郭面が、上記スピナ面から突き出て上記吸入ダクト領域を縮小し、上記膨張式ブラダが起動状態時にさらに突き出て、上記吸入ダクト領域をさらに縮小することを特徴とする請求項４９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項５１】
上記膨張式ブラダが、上記ナセルのナセル内面およびスピナのスピナ面に配置され、上記スピナが上記ファン部の前方に配置されていることを特徴とする請求項４４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項５２】
上記ナセルの上記ナセル内面が、ナセル外郭面を形成する形状をなし、上記スピナ面がスピナ外郭面を含むことを特徴とする請求項５１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項５３】
上記ナセル外郭面が、上記ナセル内面から半径方向内側に突き出て上記吸入ダクト領域を縮小し、上記スピナ外郭面が、上記スピナ面から突き出て上記吸入ダクト領域を縮小し、上記膨張式ブラダが、膨張状態時にさらに突き出て、上記吸入ダクト領域をさらに縮小することを特徴とする請求項５２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項５４】
上記膨張式ブラダが
ブラダと、
プレナムと、
上記プレナムを膨張させる手段と、
を備えることを特徴とする請求項４４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項５５】
上記プレナムを膨張させる上記手段が、加圧空気を上記プレナムに流入させる吸気口を備えることを特徴とする請求項５４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項５６】
上記プレナムを収縮させる手段をさらに備える請求項５４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項５７】
上記膨張式ブラダが、上記ナセルの円周に対して非対称であることを特徴とする請求項４４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項５８】
上記膨張式ブラダの膨張状態時に、上記ナセルの下部に配置された上記膨張式ブラダが、上記ナセルの上部に配置された上記膨張式ブラダよりもさらに大きく突き出るように、上記膨張式ブラダが非対称であることを特徴とする請求項５７に記載のガスタービンエンジン。
【請求項５９】
上記膨張式ブラダが、上記ナセルの上記円周の周囲で分割されており、非対称の展開を可能にすることを特徴とする請求項４４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項６０】
上記膨張式ブラダが、拡張位置および後退位置を有することを特徴とする請求項４４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項６１】
上記拡張位置にある上記膨張式ブラダが、内側に向かって上記吸入ダクト領域に突き出て上記吸入ダクト領域を縮小し、それにより上記ガスタービンエンジンに流入する空気のマッハ数を増加させることを特徴とする請求項６０に記載のガスタービンエンジン。
【請求項６２】
上記吸入領域を選択的に縮小する上記手段が、ＳＭＡアクチュエータを備えることを特徴とする請求項２６に記載のガスタービンエンジン。
【請求項６３】
上記ＳＭＡアクチュエータが、上記ナセルの円周に対して非対称であることを特徴とする請求項６２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項６４】
上記ＳＭＡアクチュエータの展開状態時に、上記ナセルの下部に配置された上記ＳＭＡアクチュエータが、上記ナセルの上部に配置された上記ＳＭＡアクチュエータよりもさらに大きく突き出るように、上記ＳＭＡアクチュエータが非対称であることを特徴とする請求項６３に記載のガスタービンエンジン。
【請求項６５】
上記ＳＭＡアクチュエータが、上記ナセルの上記円周の周囲で分割されており、非対称の展開を可能にすることを特徴とする請求項６２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項６６】
上記ＳＭＡアクチュエータが、拡張位置および後退位置を有することを特徴とする請求項６２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項６７】
上記拡張位置にある上記ＳＭＡアクチュエータが、内側に向かって上記吸入ダクト領域に突き出て上記吸入ダクト領域を縮小し、それにより上記ガスタービンエンジンに流入する空気のマッハ数を増加させることを特徴とする請求項６６に記載のガスタービンエンジン。
【請求項６８】
上記ＳＭＡアクチュエータが、上記ナセルのナセル内面に配置されていることを特徴とする請求項６２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項６９】
上記ナセルの上記ナセル内面が、ナセル外郭面を形成する形状をなすことを特徴とする請求項６８に記載のガスタービンエンジン。
【請求項７０】
上記ナセル外郭面が、上記ナセル内面から半径方向内側に突き出て上記吸入ダクト領域を縮小し、上記ＳＭＡアクチュエータが、展開状態時に内側に向かってさらに突き出て、上記吸入ダクト領域をさらに縮小することを特徴とする請求項６９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項７１】
上記ＳＭＡアクチュエータが、スピナのスピナ面に配置されており、上記スピナが上記ファン部の前方に配置されていることを特徴とする請求項６２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項７２】
上記スピナ面が、スピナ外郭面を含むことを特徴とする請求項７１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項７３】
上記スピナ外郭面が、上記スピナ面から突き出て上記吸入ダクト領域を縮小し、上記ＳＭＡアクチュエータが、起動状態時にさらに突き出て、上記吸入ダクト領域をさらに縮小することを特徴とする請求項７２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項７４】
上記ＳＭＡアクチュエータが、上記ナセルのナセル内面およびスピナのスピナ面に配置され、上記スピナが上記ファン部の前方に配置されていることを特徴とする請求項６２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項７５】
上記ナセルの上記ナセル内面が、ナセル外郭面を形成する形状をなし、上記スピナ面がスピナ外郭面を含むことを特徴とする請求項７４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項７６】
上記ナセル外郭面が、上記ナセル内面から半径方向内側に突き出て上記吸入ダクト領域を縮小し、上記スピナ外郭面が、上記スピナ面から突き出て上記吸入ダクト領域を縮小し、
上記ＳＭＡアクチュエータが、展開状態時にさらに突き出て、上記吸入ダクト領域をさらに縮小することを特徴とする請求項７５に記載のガスタービンエンジン。
【請求項７７】
上記ＳＭＡアクチュエータが拡張位置および後退位置を有する少なくとも１つのＳＭＡ部材を備え、上記の少なくとも１つのＳＭＡ部材が、拡張状態で半径方向内側に向かって上記吸入領域に突き出て上記吸入領域を縮小し、それにより上記ガスタービンエンジンに流入する空気のマッハ数を増加させることを特徴とする請求項６２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項７８】
上記ＳＭＡアクチュエータを停止する手段をさらに備える請求項７７に記載のガスタービンエンジン。
【請求項７９】
上記吸入領域を縮小する上記手段が、流体アクチュエータであることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項８０】
上記流体アクチュエータが、上記ナセルの円周に対して非対称であることを特徴とする請求項７９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項８１】
上記流体アクチュエータの起動時に、上記ナセルの下部に配置された上記流体アクチュエータが、上記ナセルの上部に配置された上記流体アクチュエータよりも多量の上記流入空気を妨げるように、上記流体アクチュエータが非対称であることを特徴とする請求項８０に記載のガスタービンエンジン。
【請求項８２】
上記流体アクチュエータが、上記ナセルの上記円周の周囲で分割されており、非対称の展開を可能にすることを特徴とする請求項７９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項８３】
上記流体アクチュエータが、起動位置および停止位置を有することを特徴とする請求項７９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項８４】
起動位置の上記流体アクチュエータが、空気の内側への流れを上記吸入ダクト領域に発生させて上記吸入ダクト領域を効果的に縮小し、それにより上記ガスタービンエンジンに流入する空気のマッハ数を増加させることを特徴とする請求項８３に記載のガスタービンエンジン。
【請求項８５】
上記流体アクチュエータが、上記ナセルのナセル内面に配置されていることを特徴とする請求項７９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項８６】
上記ナセルの上記ナセル内面が、ナセル外郭面を形成する形状をなすことを特徴とする請求項８５に記載のガスタービンエンジン。
【請求項８７】
上記ナセル外郭面が、上記ナセル内面から半径方向内側に突き出て上記吸入ダクト領域を縮小し、上記流体アクチュエータが、起動時に、内側に向かって上記吸入ダクトに入る空気を発生させ上記吸入ダクト領域をさらに効果的に縮小することを特徴とする請求項８６に記載のガスタービンエンジン。
【請求項８８】
上記流体アクチュエータが、スピナのスピナ面に配置され、上記スピナが上記ファン部の前方に配置されていることを特徴とする請求項７９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項８９】
上記スピナ面が、スピナ外郭面を含むことを特徴とする請求項８８に記載のガスタービンエンジン。
【請求項９０】
上記スピナ外郭面が、上記スピナ面から突き出て上記吸入ダクト領域を縮小し、上記流体アクチュエータが、起動時に、上記吸入ダクトに入る空気を発生させ上記吸入ダクト領域をさらに効果的に縮小することを特徴とする請求項８９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項９１】
上記流体アクチュエータが、上記ナセルのナセル内面およびスピナのスピナ面に配置され、上記スピナが上記ファン部の前方に配置されていることを特徴とする請求項７９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項９２】
上記ナセルの上記ナセル内面が、ナセル外郭面を形成する形状をなし、上記スピナ面がスピナ外郭面を含むことを特徴とする請求項９１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項９３】
上記ナセル外郭面が、上記ナセル内面から半径方向内側に突き出て上記吸入ダクト領域を縮小し、上記スピナ外郭面が、上記スピナ面から突き出て上記吸入ダクト領域を縮小し、上記流体アクチュエータが、起動時に、上記吸入ダクトに入る空気を発生させ上記吸入ダクト領域をさらに効果的に縮小することを特徴とする請求項９２に記載のガスタービンエンジン。
【請求項９４】
上記流体アクチュエータが、上記吸入ダクトに空気を選択的に吹き込む手段を含み、上記ナセルの上記吸入ダクト領域を効果的に縮小することを特徴とする請求項７９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項９５】
上記流体アクチュエータが選択的に起動され、上記ナセルの上記吸入ダクト領域を効果的に縮小することを特徴とする請求項７９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項９６】
上記流体アクチュエータが、上記ガスタービンエンジンへの流入空気の流路に空気を噴射するための空気噴射器を備えることを特徴とする請求項９５に記載のガスタービンエンジン。
【請求項９７】
上記空気噴射器が、上記ナセル内面に形成された開口部を含むことを特徴とする請求項９５に記載のガスタービンエンジン。
【請求項９８】
上記空気噴射器が、上記エンジンの別の部分から導かれた加圧空気を供給されることを特徴とする請求項９５に記載のガスタービンエンジン。
【請求項９９】
ガスタービンエンジンであって、
ファン部と、
上記ガスタービンエンジンを取り囲むとともに、上記ファン部前方の吸入ダクトを形成するナセルと、
を備え、
上記ナセルが、上記ガスタービンエンジンに流入する空気のマッハ数の局所増加を誘導するように設計され、衝撃波散逸を高めることを特徴とするガスタービンエンジン。
【請求項１００】
ガスタービンエンジンであって、
ファン部と、
上記ガスタービンエンジンを取り囲むとともに、上記ファン部前方の吸入ダクトを形成するナセルと、
上記ファン部の前方に配置されるとともに、上記ナセルに対し概ね中央に配置されたスピナと、
を備え、
上記ナセルおよび上記スピナが、上記ガスタービンエンジンに流入する空気のマッハ数の局所増加を誘導するように設計され、衝撃波散逸を高めることを特徴とするガスタービンエンジン。
【請求項１０１】
ガスタービンエンジンであって、
ファン部と、
上記ガスタービンエンジンを取り囲むとともに、上記ファン部前方の吸入ダクトを形成するナセルと、
上記ファン部の前方に配置されるとともに、上記ナセルに対し概ね中央に配置されたスピナと、
を備え、
上記スピナが、上記ガスタービンエンジンに流入する空気のマッハ数の局所増加を誘導するように設計され、衝撃波散逸を高めることを特徴とするガスタービンエンジン。
【請求項１０２】
ファン部、コンプレッサ、燃焼室およびタービンを取り囲み、吸入ダクトを画定するナセル内面を含むナセルを備え、
上記ナセル内面が、音響減衰を増加させる形状をなすことを特徴とするガスタービンエンジン。
【請求項１０３】
ファン部、コンプレッサ、燃焼室およびタービンを取り囲み、吸入ダクトを画定するナセル内面を含むナセルと、
上記ファン部の前方に配置されるとともに、上記ナセルに対し概ね中央に配置され、かつスピナ面を有するスピナと、
を備え、
上記スピナ面が、音響減衰を増加させる形状をなすことを特徴とするガスタービンエンジン。
【請求項１０４】
ファン部、コンプレッサ、燃焼室およびタービンを取り囲み、吸入ダクトを画定するナセル内面を含むナセルと、
上記ファン部の前方に配置されるとともに、上記ナセルに対し概ね中央に配置され、かつスピナ面を有するスピナと、
を備え、
上記ナセル内面および上記スピナ面が、音響減衰を増加させる形状をなすことを特徴とするガスタービンエンジン。
【請求項１０５】
ファン部、コンプレッサ、燃焼室およびタービンを取り囲み、吸入ダクトを画定するナセル内面を含むナセルと、
航空機の特定状態時における音響減衰を増加させるように、上記ナセル内面に配置された吸入領域を選択的に縮小する手段と、
を備えるガスタービンエンジン。
【請求項１０６】
ファン部、コンプレッサ、燃焼室およびタービンを取り囲み、吸入ダクトを画定するナセル内面を含むナセルと、
上記ファン部の前方に配置されるとともに、上記ナセルに対し概ね中央に配置され、かつスピナ面を有するスピナと、
航空機の特定状態時における音響減衰を増加させるように、上記スピナ面に配置された吸入領域を選択的に縮小する手段と、
を備えるガスタービンエンジン。
【請求項１０７】
ファン部、コンプレッサ、燃焼室およびタービンを取り囲み、吸入ダクトを画定するナセル内面を含むナセルと、
上記ファン部の前方に配置されるとともに、上記ナセルに対し概ね中央に配置され、かつスピナ面を有するスピナと、
航空機の特定状態時における音響減衰を増加させるように、上記スピナ内面および上記スピナ面に配置された吸入領域を選択的に縮小する手段と、
を備えるガスタービンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスタービンエンジンに関し、特に発生する騒音の減少に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、航空機により発生される騒音が注目されており、種々の政府規制の対象となっている。航空機が出発および到着する滑走路付近に位置する近隣への迷惑を最小限にする取り組みが必要とされている。騒音は、航空機の離陸や着陸などの特定の飛行条件時に特に迷惑となる。
【０００３】
航空機の騒音は、航空機を推進させるガスタービンエンジンにより主に発生される。ガスタービンエンジンにより発生される一つの主要な騒音源としては、ファン部が挙げられる。ファンにより、入口およびバイパスノズルを通りエンジンの外部に伝搬する音および広帯域の音響エネルギーが発生される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
様々な考慮により、航空機を推進させるガスタービンエンジンの設計が決定される。例えば、いくつかの重大な懸念としては、エンジンの推力、燃料効率、冷却および全重量が挙げられる。１つの要素を最適化することにより、別の要素にとって望ましくない結果をもたらすことが多い。したがって、エンジンの設計には、最適なエンジンを得るために複数のトレードオフが含まれている。ガスタービンエンジンにより発生される騒音は、現在かなり厳しい政府規制の対象となっているが、騒音を考慮することは、今日まで、従来エンジンのための設計最適化の要素ではなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によると、ガスタービンエンジンは、ファン部、コンプレッサ、燃焼室およびタービンを取り囲んでいるナセルを備える。ナセルは吸入ダクトを画定するナセル内面と、航空機の特定条件時に音響減衰を増加させるように吸入ダクトの吸入ダクト領域を縮小する手段とを含む。吸入領域を縮小する手段は、ナセル内面またはファン部の前方にあるスピナに配置されているか、あるいはナセル内面とスピナ面の両方に配置されている。
【０００６】
本発明の一実施例において、吸入領域を縮小する手段は、ナセル内面から半径方向内側に突き出ているナセル外郭面を含み、吸入ダクト領域を縮小する。本発明の別の実施例として、吸入領域を縮小する手段は、吸入ダクトに突き出ているスピナ外郭面を含み、ダクト領域を縮小する。さらに別の実施例として、吸入領域を縮小する手段は、吸入領域を選択的に縮小する手段を備える。さらなる実施例として、吸入領域を選択的に縮小する手段は、膨張式ブラダ（ｂｌａｄｄｅｒ）、ＳＭＡアクチュエータ、流体アクチュエータ、あるいはそれらの組み合わせを備える。膨張式ブラダ、ＳＭＡアクチュエータおよび流体アクチュエータは、ナセル内面またはスピナに配置されているか、もしくはナセル内面とスピナ表面の両方に配置されている。吸入領域を選択的に縮小する手段は、ナセル外郭面やスピナ外郭面と共に用いられる場合もある。
【０００７】
本発明の前述および他の利点は、添付図面で説明するように以下の典型的な実施例の詳細な説明の観点からより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１を参照すると、ガスタービンエンジン１０は、中心軸２０を中心に配置されるとともに、ナセル２２に取り囲まれたファン部に、コンプレッサ１４、燃焼室１６およびタービン１８を備える。図２からわかるように、空気２４は、エンジン１０の各部１２〜１８を通り、軸方向に流れる。ファン部１２は、ファン２６を含み、空気２４を加速させエンジンが発生する全推力の一因となる。当業界では周知のように、コンプレッサ１４により圧縮された空気２４は、燃焼室１６で燃料と混合され、燃焼される。その後、高温ガスは推力を発生させるタービン１８内で膨張し、エンジン１０を推進させ、タービン１８を駆動させる。その結果タービン１８は、ファン２６およびコンプレッサ１４を駆動させる。
【０００９】
図２を参照すると、ナセル２２には、ナセル前縁部３４で結合されたナセル外面３０およびナセル内面３２が含まれる。ナセルには、下部３８および上部４０も含まれる。ナセル内面３２は、吸入ダクト領域を有する吸入ダクト４２を画定する。
【００１０】
エンジン１０のファン２６には、複数のファンブレード４６と、ファン２６の前方に配置されたスピナ４８とが含まれる。各ファンブレード４６は、ルート部５２から先端部５４へと半径方向にわたり、かつ前縁部５８から後縁部６０へと延在するエアフォイル形状部５０を備える。各ファンブレードのルート部は、ハブ６２にはめ込まれている。図２のエンジン１０には、吸入領域を縮小する手段６４がさらに含まれる。本発明のいくつかの実施例において、吸入領域を縮小する手段には、ナセルの吸入領域を選択的に縮小する手段６６が含まれる。図２に示されている上記の一実施例としては、ナセル内面３２に配置された膨張式ブラダ７０が含まれる。ブラダ７０は、ブラダ面７２と、ブラダ面７２から半径方向外側に配置されたプレナム７４とを備える。プレナムには、圧力供給路７６を通って加圧流体が供給される。例えばコンプレッサなどエンジンの種々の部分から加圧流体を導くことできる。ブラダ７０は拡張位置および後退位置を有する。図２に示されている拡張位置では、ブラダはナセルの吸入ダクト領域を縮小し、スロート８２を形成する。後退位置では、ブラダ面７２はナセル内面３２と概ね同一面上にある。プレナム７４を積極的に減圧させることも可能であるし、あるいは拡張位置から後退位置に徐々に収縮させることも可能である。
【００１１】
図３を参照すると、本発明の別の実施例において、吸入領域を選択的に縮小する手段６６には、ＳＭＡアクチュエータ８４が含まれ、ＳＭＡアクチュエータ８４は、変形表面８８の半径方向外側に配置された複数のＳＭＡ（形状記憶合金）部材８６から構成される。当業界で周知のように、ＳＭＡ物質は、加熱されると形状を変化させ、加熱を止めると初期形状に戻る。逆もまた同じである。したがって、吸入領域を選択的に縮小する手段６６は、拡張位置および後退位置の２つの状態を有する。拡張位置では、ＳＭＡ部材は加熱され、変形表面８８を吸入ダクト領域内に膨張させ、それにより吸入ダクト４２の直径が縮小され、吸入ダクトのスロート８２を画定する。ＳＭＡ部材は、積極的に冷却されるか、または初期状態に戻るように冷却されることができる。初期状態では、ＳＭＡ部材は後退しており、変形表面がナセル内面３２と概ね同一面上になることを可能にしている。ＳＭＡ部材８６は、種々の形態を有する。例えば、ＳＭＡ部材は、リング状、ロープ状あるいは他の形状になることができる。
【００１２】
図４を参照すると、本実施例におけるナセルの吸入領域を選択的に縮小する手段６６は、流体アクチュエータ９０である。流体アクチュエータは、ナセル２２内に配置され、空気噴射器９２を含む。この空気噴射器は、ナセル内面３２内に形成された開口部９４を有し、エンジン１０の他の部分から導かれた加圧空気が供給される。流体アクチュエータ９０には、起動状態と停止状態とを切り替えるための切替手段９６がさらに含まれる。起動状態では、加圧空気は、空気噴射器９２の開口部９４を通り、ナセル内面３２の半径方向内側に向かって吸入ダクト４２に吹き込まれる。停止状態では、加圧空気は止められ、空気噴射器からはいかなる空気も供給されない。
【００１３】
図５を参照すると、本発明のさらなる実施例において、吸入領域を縮小する手段６４は、ナセル内面３２に形成されたナセル外郭面１００を含み、この外郭面１００が吸入ダクト領域４２を縮小し、スロート８２を画定する。ナセル外郭面１００は、ナセル前縁部３４に向かってナセルの前方部分に形成されるとともに、比較的急峻（ｓｔｅｅｐ）な表面形状を有する局部的な外郭を画定する。
【００１４】
図６を参照すると、本発明のさらなる実施例において、吸入領域を縮小する手段６４は、ナセル内面３２に形成されたナセル外郭面１０２を含み、吸入ダクト領域を縮小し、スロート８２を画定する。ナセル外郭面１０２は、ナセル前縁部３４からファン２６に向かって軸方向下流側に延在している。ナセル外郭面１０２は、ナセル内面３２上に形成されており、図５に示されたナセル外郭面１００よりもゆるやかな表面形状を有する。
【００１５】
図７を参照すると、吸入領域を縮小する手段６４には、外郭面１０３および吸入領域を選択的に縮小する手段６６が含まれる。図７には吸入領域を選択的に縮小する手段が膨張式ブラダとして示されているが、吸入領域６６を縮小する手段としてはＳＭＡアクチュエータまたは流体アクチュエータのいずれか、あるいはその他の物を用いることが可能である。したがって、外郭面１０３は、スロート８２を画定している吸入ダクト領域を縮小し、吸入領域を縮小する手段６６は、拡張状態つまり起動状態時に、吸入ダクト領域をさらに縮小する。
【００１６】
図８を参照すると、吸入領域を縮小する手段６４は、ファン部の前方に配置されたスピナ４８に形成されるスピナ外郭面１０４からなり、あるいはスピナ外郭面１０４を含む。スピナ外郭面１０４は、従来のスピナ面よりさらに前方に延在し、より鈍い（ｂｌｕｎｔ）表面形状を備える。スピナ外郭面１０４は、単独で、あるいはナセル外郭面１００、１０２と共に吸入ダクト領域を縮小する。
【００１７】
図９〜１１を参照すると、本発明のこれらの実施例において、ナセルの吸入領域を選択的に縮小する手段６６には、スピナ外郭を選択的に変えるための手段１０８が含まれる。したがって、図９に示されているように、スピナ４８には、膨張式ブラダ１７０が含まれ、吸入ダクト領域を選択的に縮小する。図１０に示されているように、スピナ４８には、ＳＭＡ部材１８６を備えた変形表面１８８を有するＳＭＡアクチュエータ１８４が含まれ、ＳＭＡ物質を選択的に起動させる。図１１に示されているように、スピナ４８には、流体アクチュエータ１９０が含まれ、加圧空気を空気２４の流路に出力する。スピナ内に配置された膨張式ブラダ１７０、ＳＭＡアクチュエータ１８４および流体アクチュエータ１９０は、実質的に前述および図２〜４に示されている物の類似物である。スピナに配置された膨張式ブラダ１７０、ＳＭＡアクチュエータ１８４および流体アクチュエータ１９０は、ナセルに配置された同様のものと連動してあるいは単独で使用することができる。さらに、膨張式ブラダ１７０、ＳＭＡアクチュエータ１８４および流体アクチュエータ１９０は、図９〜１１に示されているように従来のスピナに配置することもできるし、図１２に示されているように鈍い表面形状を持つスピナとともに用いることもできる。
【００１８】
図１３〜１７を参照すると、本発明のさらなる実施例として、吸入領域を縮小する手段６４は、ナセルに対して非対称であり、ナセル２２の上部４０が、ナセルの下部３８と比較してより小さな突出量を有する。図１３に示されているように、膨張式ブラダ２７０は、ナセルの円周の周囲で分割され、ナセルの下部３８にあるブラダは、加圧供給されたより多量の空気を有するか、あるいはより大きなブラダを有する。図１４に関しては、ＳＭＡアクチュエータ２８４は、ナセル２２の下部３８でより大きな作動程度を有するものか、あるいは分割されたＳＭＡアクチュエータである。図１５に関しては、ナセル２２の下部３８に、ナセルの上部４０よりも多量の空気を供給するか、あるいはより高圧の空気を供給する。図１６および図１７に関しては、外郭面３００、３０２は、ナセル２２の下部３８においてより半径方向内側に突き出ている。
【００１９】
図２〜３、図９〜１５に示した前述の実施例に関して、運転中、吸入領域を選択的に縮小する手段６６は、エンジンのアコースティックサイドライン（離陸）条件および／または低空飛行（ｆｌｙｏｖｅｒ）（カットバック）条件の間、起動される。したがって、吸入領域を選択的に縮小する手段６６が、離陸およびカットバック条件時に起動されると、図２および図３に示されているブラダ７０、１７０、２７０、およびＳＭＡアクチュエータ８４、１８４、２８４は、それぞれ起動され拡張位置になり、吸入ダクト領域を縮小し、それによりスロート８２を形成する。スロートでは、著しく縮小された吸入ダクト領域のため衝撃減衰が増す。空気２４の流路の縮小により、流線２５の曲率が大きくなり、平均流速２４の加速が生じ、それにより、図１８に示すように流入空気２４のマッハ数が増す。流入空気２４の増加したマッハ数により、離陸およびカットバック条件時、吸入口から発生する音響出力は打ち消され、それにより騒音減衰が高まる。ファンブレード５０の先端部５４での回転速度が超音速になるため、ファン２６によって発生する騒音は、離陸およびカットバック条件時に最も大きくなり、それによりブレードの先端部５４にわたって各ブレードの前縁部５８に衝撃波領域が発生する。衝撃波はファンの上流へ伝搬するに従って、自然減衰プロセスを受け、吸入口から発生する結果として生じた圧力変動は、騒音となってエンジンの外側を伝わる。吸入ダクトを通る衝撃パターンの減衰率は、ロータに接近する空気のマッハ数によって異なる。流入空気２４のマッハ数が大きいほど、ファン部１２により発生された騒音の減衰率は大きくなる。マッハ数の局所増加を導入することにより、離陸およびカットバックなど最も重要な条件の間、衝撃波の散逸が高まる。しかし、例えば巡航など他の条件時には吸入ダクト領域を縮小させることは望ましくない場合もある。したがって、巡航など他の条件では、ブラダ、ＳＭＡアクチュエータおよび流体アクチュエータは停止され、ナセル吸入領域は元の大きさに戻される。
【００２０】
図４を参照すると、流体アクチュエータ９０は、特定のエンジン条件時に起動され、空気の流れを発生させて流入空気２４を妨げる。そのような妨げにより、流入空気用の吸入ダクト領域が効果的に縮小され、スロート８２が効果的に形成される。
【００２１】
図５を参照すると、ナセル外郭面１００により、流入空気２４の急速な加速およびマッハ数の増加がもたらされ、発生する騒音が減少する。しかし、他のエンジン設計を考慮すると、急速な加速およびマッハ数の増加は望ましくない場合もある。例えば、増加したマッハ数により、横風が吹いた場合、吸入口が剥離の影響を受けやすくなる。したがって、特定のエンジンおよび他の特定の考慮に応じて、図５に示されているように急速な加速を有することが望ましい場合もあり、あるいは、図６および図１８に示されているダクトの長さのより大きな部分にわたり持続する適度に高いマッハ数値を有することが望ましい場合もある。
【００２２】
図７を参照すると、ナセル内面３２に形成された外郭面１０３により、エンジンの全運転条件の間、吸入ダクト領域は縮小される。吸入領域を縮小する手段６６が拡張状態や起動状態の時、吸入領域を縮小する手段６６により、吸入ダクト領域はさらに縮小される。外郭面１０３が、流入空気２４のマッハ数をわずかに増加させる形状となるので、この形態は有益である。吸入領域を選択的に縮小する手段６６は、離陸および低空飛行時などのエンジン運転の重要な条件時に騒音減衰を高める。
【００２３】
図８を参照すると、スピナ外郭面１０４により、衝撃波の散逸の有効性が高まる。より鈍い表面形状を有し、従来のスピナの前方に延在しているスピナ４８は、スピナ４８とナセルスロート８２との間の流線２５を絞る（ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ）効果を持ち、流入空気２４のマッハ数の増加が生じる。さらに、本発明の有効性をさらに高めるためにファンブレードのハブ６２を変える必要がある場合もある。図９〜１１に示されているように、スピナ外郭を選択的に変える手段１０８は、離陸およびカットバック条件時にも起動され、巡航などの他の条件時には停止される。スピナ外郭を選択的に変える手段１０８は、単独であるいは吸入領域を縮小する手段６４の一部として使用される場合もある。さらに、スピナ外郭を選択的に変える手段１０８は、図５、図９および図１０に示されているように単独で、あるいは図１１に示されているようにスピナ外郭面１０４と共に使用することができる。
【００２４】
図１３〜１７を参照すると、前述の吸入領域を縮小する手段６４は、対称でない場合もある。当業界で周知のように、航空機から下方に発せられる音響出力は、最小限にされることが望ましい。そのため、流入空気２４のマッハ数をナセル２２の下部３８でより大幅に増加させ、ナセルの上部４０と比べナセル２２の下部３８でより大きな減衰を実現させる。したがって、吸入領域を縮小する手段６４は、ナセルの上部４０に比べナセルの下部３８においてより大幅に半径方向内側に延在して、流入空気２４を妨げる。この設計により、より大きな問題をもたらしている領域での騒音の減衰が可能になる一方で、問題が少ない領域では流入空気２４を妨げることを最小限にとどめている。
【００２５】
本発明の１つの主要な利点としては、ガスタービンエンジンから発生する騒音の減少に対処していることが挙げられる。したがって、ガスタービンエンジンの永続的または選択的な騒音制御により、エンジンをさまざまな当局により交付される新しく、より厳しい規制に応じさせる。図５〜８および図１６〜１７に示されているような、ナセル内面および／またはスピナの外郭の永続的な変化を表す実施例は、特定のエンジンの用途において有益であるが、ナセル外郭面の選択的な変形を含む実施例は、用途がより広く、より幅広い種類のエンジンに用いることができる。吸入領域を選択的に縮小する手段６６により、巡航など他の条件時にエンジンの運転条件を妨げることなく、離陸およびカットバックなど重要な条件時に最大限の騒音制御が可能となる。
【００２６】
以上、本発明を特定の実施例に沿って図示し、説明したが、当業者においては本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく本発明に種々の改良を加えることが可能であることを理解されたい。例えば、吸入領域を縮小する手段６４のあらゆる組み合わせを用いることができる。より具体的には、膨張式ブラダ、ＳＭＡアクチュエータおよび流体アクチュエータなど吸入領域を選択的に縮小する手段６６は、ナセル内面および／またはスピナ面上で単独で用いることができるし、ナセル外郭面および／またはスピナ外郭面と共に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ガスタービンエンジンの概略図。
【図２】本発明の一実施例による図１のガスタービンエンジンの吸入領域を縮小する手段を含むナセルおよびファン部の一部を部分的に切断した概略図。
【図３】本発明の他の実施例による図１のガスタービンエンジンの吸入領域を縮小する手段を含むナセルおよびファン部の一部を部分的に切断した概略図。
【図４】本発明のさらなる実施例による図１のガスタービンエンジンの吸入領域を縮小する手段を含むナセルおよびファン部の一部を部分的に切断した概略図。
【図５】本発明の他の実施例による図１のガスタービンエンジンの吸入領域を縮小する手段を含むナセルおよびファン部の一部を部分的に切断した概略図。
【図６】本発明のさらなる実施例による図１のガスタービンエンジンの吸入領域を縮小する手段を含むナセルおよびファン部の一部を部分的に切断した概略図。
【図７】本発明のさらなる実施例による図１のガスタービンエンジンの吸入領域を縮小する手段を含むナセルおよびファン部の一部を部分的に切断した概略図。
【図８】本発明の他の実施例による図１のガスタービンエンジンの吸入領域を縮小する手段を含むナセルおよびファン部の一部を部分的に切断した概略図。
【図９】本発明のさらなる実施例による図１のガスタービンエンジンの吸入領域を縮小する手段を含むナセルおよびファン部の一部を部分的に切断した概略図。
【図１０】本発明の他の実施例による図１のガスタービンエンジンの吸入領域を縮小する手段を含むナセルおよびファン部の一部を部分的に切断した概略図。
【図１１】本発明のさらなる実施例による図１のガスタービンエンジンの吸入領域を縮小する手段を含むナセルおよびファン部の一部を部分的に切断した概略図。
【図１２】本発明のさらなる実施例による図１のガスタービンエンジンの吸入領域を縮小する手段を含むナセルおよびファン部の一部を部分的に切断した概略図。
【図１３】本発明の他の実施例による図１のガスタービンエンジンの吸入領域を縮小する手段を含むナセルおよびファン部の一部を部分的に切断した概略図。
【図１４】本発明のさらなる実施例による図１のガスタービンエンジンの吸入領域を縮小する手段を含むナセルおよびファン部の一部を部分的に切断した概略図。
【図１５】本発明の他の実施例による図１のガスタービンエンジンの吸入領域を縮小する手段を含むナセルおよびファン部の一部を部分的に切断した概略図。
【図１６】本発明の他の実施例による図１のガスタービンエンジンの吸入領域を縮小する手段を含むナセルおよびファン部の一部を部分的に切断した概略図。
【図１７】本発明の他の実施例による図１のガスタービンエンジンの吸入領域を縮小する手段を含むナセルおよびファン部の一部を部分的に切断した概略図。
【図１８】図１のガスタービンエンジンのナセル前方部分の概略図およびナセルの内部に対応する等エントロピーマッハ数の対応するグラフ。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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