(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンエンジンの燃焼器内の音響ノイズを抑制するためのシステムは、燃焼セクションの中に定められた燃焼室の前方に配置された少なくとも１つの静的構造を含む。【解決手段】静的構造（１０２）は、少なくとも部分的に燃焼室（６２）の上流のディフューザキャビティ（８４）を定める。バッフルプレート（１０４）は、静的構造（１０２）に結合する。バッフルプレート（１０４）及び静的構造（１０２）が、少なくとも部分的に、燃焼セクションの中で燃焼室（６２）の前方のエアプラナム（１０６）を定める。バッフルプレート（１０４）は、ディフューザキャビティ（８４）とエアプラナム（１０６）との間の流体連通を可能にする開口（１１４）を含む。少なくとも１つの静的構造（１０２）及びバッフルプレート（１０４）が、燃焼セクションの中にヘルムホルツ共鳴器を定める。【選択図】図３
2017072359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの燃焼セクションの中の音響ノイズを抑制するためのシステム（１００）であって、
前記燃焼セクションの中に定められた燃焼室（６２）の前方に配置され、少なくとも部分的に前記燃焼室の上流のディフューザキャビティ（８４）を定める、少なくとも１つの静的構造（１０２）と、
前記静的構造（１０２）に結合したバッフルプレート（１０４）と、
を備え、
前記バッフルプレート（１０４）及び前記静的構造（１０２）が、少なくとも部分的に、前記燃焼セクションの中で前記燃焼室（６２）の前方のエアプラナム（１０６）を定め、前記バッフルプレート（１０２）が、前記ディフューザキャビティ（８４）と前記エアプラナム（１０６）との間の流体連通を可能にする開口（１１４）を含み、
前記少なくとも１つの静的構造（１０２）及び前記バッフルプレート（１０４）が、前記燃焼セクションの中にヘルムホルツ共鳴器を定める、システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの静的構造（１０２）が、前記燃焼セクションのアウターケーシング（１１２）の一部（１０８）及び圧縮機ディフューザー本体（１１０）の一部（１０８）を備える、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの開口（１１４）に整列しかつ流体連通する共鳴管（１１６）をさらに備え、前記共鳴管（１１６）が、前記バッフルプレート（１０４）の内面（１１８）から離れて延びて前記エアプラナム（１０６）に及ぶ、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項４】
前記共鳴管（１１６）が、略円形の断面形状を有する、請求項３に記載のシステム（１００）。
【請求項５】
前記共鳴管（１１６）が、三角形、四角形、又は楕円形の断面形状を有する、請求項３に記載のシステム（１００）。
【請求項６】
ブリードエア抽出ポート（１０８）をさらに備え、前記ブリードエア抽出ポート（１０８）が、前記エアプラナム（１０６）と流体連通する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ブリードエア抽出ポート（１０８）が、エアプラナム（１０６）から、前記燃焼器（２７）を取り囲むアウターケーシング（１１２）を貫通する流路を定める、請求項６に記載のシステム（１００）。
【請求項８】
前記バッフルプレート（１４０４）が、複数の開口（１１４）及び複数の共鳴管（１１６）を定め、前記共鳴管（１１６）の各々が、対応する前記開口（１１４）に整列し、前記開口（１１４）の各々及び対応する前記共鳴管（１１６）が、前記ディフューザキャビティ（８４）と前記エアプラナム（１０６）との間の流体連通を可能にする、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項９】
少なくとも部分的に環状燃焼器（２７）を収容し、少なくとも部分的に前記環状燃焼器（２７）の燃焼室（６２）の上流にあるディフューザキャビティ（８４）を定めるアウターケーシング（１１２）と、
前記ディフューザキャビティ（８４）の中に延びる圧縮機ディフューザー本体（１１０）と、
前記圧縮機ディフューザー本体（１１０）と前記アウターケーシング（１１２）との間で半径方向に延びると共に前記アウターケーシング（１１２）の中で円周方向に延びるバッフルプレート（１０４）と、
を備えるガスタービンエンジン（１６）であって、
前記バッフルプレート（１０４）、前記圧縮機ディフューザー本体（１１０）、及び前記アウターケーシング（１１２）が、少なくとも部分的に、前記アウターケーシング（１１２）の中で前記燃焼室（６２）の前方にエアプラナム（１０６）を定め、前記バッフルプレート（１０４）が、前記ディフューザキャビティ（８４）と前記エアプラナム（１０６）との間の流体連通を可能にする開口（１１４）を含み、
前記エアプラナム（１０６）が、少なくとも部分的に、前記アウターケーシング（１１２）の中にヘルムホルツ共鳴器を定める、ガスタービンエンジン（１６）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの開口（１１４）に整列しかつ流体連通する共鳴管（１１６）をさらに備え、前記共鳴（１１６）管が、前記バッフルプレート（１０４）の内面（１１８）から離れて延びて前記エアプラナム（１０６）に及び、リードエア抽出ポート（１０８）をさらに備え、前記ブリードエア抽出ポート（１０８）が、前記エアプラナム（１０６）と流体連通し、前記ブリードエア抽出ポート（１０８）が、エアプラナム（１０６）から、前記燃焼器（２７）を取り囲むアウターケーシング（１１２）を貫通する流路を定める、請求項９に記載のガスタービンエンジン（１６）。
【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に関する。より具体的には、本主題は、ガスタービンエンジンの燃焼器内の音響ノイズを抑制するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高バイパス式ターボファンエンジンは、ファンセクション及びコアガスタービンエンジンを含む。ガスタービンエンジンは、直列流れ関係で、低圧圧縮機、高圧圧縮機、燃焼セクション、高圧タービン、及び低圧タービンを含む。高圧シャフトは、高圧圧縮機と高圧タービンとを連結する。低圧シャフトは、高圧シャフト内で同軸に延び、低圧圧縮機と低圧タービンとを連結する。
【０００３】
ファンセクションは、ファンシャフトに結合しかつ低圧圧縮機の入口の上流に配置された複数のファンブレードを含む。ファンシャフトは、低圧シャフトに直接又は間接的に、例えばギヤボックスを介して結合することができる。特定の構成において、アウターケーシング又はナセルは、ファンブレード及びガスタービンエンジンの少なくとも一部を囲む。バイパス空気通路は、ガスタービンエンジンのアウターケーシングとナセルとの間に形成される。
【０００４】
作動時、空気は、ファンブレードを横切ってバイパス空気通路に向かって流れる。空気の一部は、低圧圧縮機の入口に流入するが、残りの空気は、バイパス通路を通って送られる。入口を通って流れる空気は、低圧圧縮機及び高圧圧縮機を通って流れる際に漸次的に圧縮されるので、高圧空気が燃焼セクションのディフューザキャビティ又はヘッド端部に供給される。圧縮空気の一部は、燃焼セクションの燃焼室に流入する。燃料は、１又は２以上の燃料噴射装置から燃焼室に噴射される。空気と燃料の混合気は燃焼して燃焼ガスが発生する。燃焼ガスは、燃焼室から高圧タービンを通って送られるので、高圧シャフトを介して高圧圧縮機を回転駆動する。次に、燃焼ガスは後方に流れて低圧タービンを通るので、低圧シャフト及びファンシャフトを介して低圧圧縮機及びファンブレードを回転駆動する。燃焼ガスは、排出ノズルを通ってガスタービンから排出され、結果的にターボファンエンジンの全推力の一部を提供する。
【０００５】
燃料と空気の混合気が燃焼する際に、少なくとも部分的に燃焼過程での放熱で生じる圧力振動又は「燃焼ダイナミックス」が燃焼室内に発生する。この圧力振動は、音響波を発生し、これは燃焼室から高圧タービンに向かって下流に、及び／又は、燃焼室からディフューザキャビティ及び／又は圧縮機出口に向かって上流に伝搬する。
【０００６】
エンジン始動時及び／又はアイドル運転状態までの低出力時の低周波数から中間周波数の燃焼ダイナミックス（５０−２５０Ｈｚ）は、圧縮機失速マージンに悪影響を及ぼしてターボファンエンジンの作動マージンを低下させる場合、及び／又は燃焼ノイズ又はうなりを増大させる場合がある。加えて又は代わりに、燃焼器の作動時に発生する可能性がある高周波数燃焼ダイナミックス（２５０−１０００Ｈｚ）は、タービンブレードの励振につながる場合、又は振動に関連した問題が発生する場合がある。結果的に、ガスタービンエンジンの燃焼セクション内の燃焼ダイナミックスを抑制するためのシステムが有用となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第８９４３８２５号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本発明の態様及び利点は、以下の説明において記載され、又は本説明から明らかになることができ、或いは、本発明を実施することによって理解することができる。
【０００９】
１つの態様において、本主題は、ガスタービンの燃焼セクションの中の音響ノイズを抑制するためのシステムに関する。本システムは、燃焼セクションの中に定められた燃焼室の前方に配置された少なくとも１つの静的構造を含む。静的構造は、少なくとも部分的に燃焼室の上流のディフューザキャビティを定める。バッフルプレートは、静的構造に結合する。バッフルプレート及び静的構造が、少なくとも部分的に、燃焼セクションの中で燃焼室の前方のエアプラナムを定める。バッフルプレートは、ディフューザキャビティとエアプラナムとの間の流体連通を可能にする開口を含む。少なくとも１つの静的構造及びバッフルプレートが、燃焼セクションの中にヘルムホルツ共鳴器を定める。
【００１０】
本主題の他の態様は、ガスタービンエンジンに関する。ガスタービンは、少なくとも部分的に環状燃焼器を収容するアウターケーシングを含む。アウターケーシングは、少なくとも部分的に環状燃焼器の燃焼室の上流にあるディフューザキャビティを定める。圧縮機ディフューザー本体は、ディフューザキャビティの中に延びる。バッフルプレートは、圧縮機ディフューザー本体とアウターケーシングとの間で半径方向に延びると共にアウターケーシングの中で円周方向に延びる。バッフルプレート、圧縮機ディフューザー本体、及びアウターケーシングが、少なくとも部分的に、アウターケーシングの中で燃焼室の前方にエアプラナムを定める。バッフルプレートは、ディフューザキャビティとエアプラナムとの間の流体連通を可能にする開口を含む及び／又は定める。エアプラナムは、少なくとも部分的に、アウターケーシングの中にヘルムホルツ共鳴器を定める。
【００１１】
本主題の他の態様は、高バイパスターボファンエンジンに関する。ターボファンエンジンは、流体流れ順に、低圧圧縮機、高圧圧縮機、アウターケーシングの中に収容された環状燃焼器を含む燃焼セクション、高圧タービン、及び低圧タービンを有するガスタービンエンジンを含む。燃焼セクションは、環状燃焼器の燃焼室の上流にあるディフューザキャビティと、ディフューザキャビティの中に延びる圧縮機ディフューザー本体と、圧縮機ディフューザー本体とアウターケーシングとの間で半径方向に延びると共にアウターケーシングの中で円周方向に延びるバッフルプレートと、をさらに備える。バッフルプレート、圧縮機ディフューザー本体、及びアウターケーシングは、少なくとも部分的に、アウターケーシングの中で燃焼室の前方にエアプラナムを定める。バッフルプレートは、ディフューザキャビティとエアプラナムとの間の流体連通を可能にする複数の開口を含む。エアプラナムは、少なくとも部分的に、アウターケーシングの中にヘルムホルツ共鳴器を定める。
【００１２】
本発明のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点は、以下の説明及び添付の請求項を参照するとより理解できるであろう。本明細書に組み込まれ且つその一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を例証しており、本明細書と共に本発明の原理を説明する役割を果たす。添付図の参照を含む本明細書の残りの部分において、当業者に対してなしたその最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の種々の実施形態を組み込むことができる、例示的な高バイパスターボファンジェットエンジンの概略断面図。
【図２】本発明の種々の実施形態を組み込むことができる、図１に示す高バイパスターボファンジェットエンジンの燃焼セクションの断面側面図。
【図３】本発明の少なくとも１つの実施形態による、図２に示す高バイパスターボファンジェットエンジンの燃焼セクションの断面側面図。
【図４】本発明の少なくとも１つの実施形態による、例示的なバッフルプレートの拡大図。
【図５】本発明の例示的な実施形態による、図４に示すバッフルプレートの開口の例示的な断面形状を示す図。
【図６】本発明の例示的な実施形態による、図４に示すバッフルプレートの開口の例示的な断面形状を示す図。
【図７】本発明の例示的な実施形態による、図４に示すバッフルプレートの開口の例示的な断面形状を示す図。
【図８】本発明の少なくとも１つの実施形態による、例示的な共鳴管を含む図４に示すバッフルプレートの一部の拡大断面図。
【図９】本発明の例示的な実施形態による、共鳴管の例示的な断面形状を示す図。
【図１０】本発明の例示的な実施形態による、共鳴管の例示的な断面形状を示す図。
【図１１】本発明の例示的な実施形態による、共鳴管の例示的な断面形状を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ここで、その１つ又はそれ以上の実施例が添付図面に例示されている本発明の実施形態について詳細に説明する。詳細な説明では、図面中の特徴部を示すために参照符号及び文字表示を使用している。本発明の同様の又は類似の要素を示すために、図面及び説明において同様の又は類似の記号表示を使用している。本明細書で使用される用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために同義的に用いることができ、個々の構成要素の位置又は重要性を意味することを意図したものではない。用語「上流」及び「下流」は、流体通路における流体流れに対する相対的方向を指す。例えば、「上流」は、流体がそこから流れる方向を指し、「下流」は流体がそこに向けて流れ込む方向を指す。
【００１５】
各実施例は、本発明の限定ではなく、例証として提供される。実際に、本発明の範囲又は技術的思想から逸脱することなく、修正形態及び変形形態を本発明において実施できることは、当業者であれば理解されるであろう。例えば、１つの実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態と共に使用して更に別の実施形態を得ることができる。本発明は、そのような修正及び変形を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。
【００１６】
次に、幾つかの図全体を通して様々な参照符号が同様の要素を表す図面を参照すると、図１は、例示的な高バイパスターボファンジェットエンジン１０の概略部分断面側面図であり、本明細書では「ターボファン１０」と呼び、本発明の種々の実施形態を組み込むことができる。図１に示すように、ターボファン１０は、参照目的で貫通して延びる長手方向又は軸方向の中心軸線１２を有する。一般に、ターボファン１０は、ファン組立体１４と、このファン組立体１４の下流に設けられたコアガスタービンエンジン又はガスタービンエンジン１６とを含むことができる。
【００１７】
ガスタービンエンジン１６は、一般に、環状入口２０を定める略管状のアウターケーシング１８を含むことができる。アウターケーシング１８は、直列流れ関係で、ブースター又は低圧（ＬＰ）圧縮機２２、高圧（ＨＰ）圧縮機２４を含む圧縮機セクション、燃焼セクション２６、高圧（ＨＰ）タービン２８、低圧（ＬＰ）タービン３０を含むタービンセクション、及びジェット排出ノズルセクション３２を収容するか又は少なくとも部分的に形成する。高圧（ＨＰ）回転シャフト３４は、ＨＰタービン２８をＨＰ圧縮機２４に駆動結合する。低圧（ＬＰ）回転シャフト３６は、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮機２２に駆動結合する。また、ＬＰ回転シャフト３６は、ファン組立体１４のファンシャフト３８に結合することができる。特定の実施形態において、図１に示すように、ＬＰ回転シャフト３６は、例えば間接駆動又はギヤ駆動構成の減速ギヤ４０を介してファンシャフト３８に結合することができる。
【００１８】
図１に示すように、ファン組立体１４は、ファンシャフト３８に結合しかつ半径方向外向きに延びる複数のファンブレード４２を含む。環状のファンケーシング又はナセル４４は、ファン組立体１４及び／又はガスタービンエンジン１６の少なくとも一部を円周方向に取り囲む。当業者であれば、ナセル４４は、複数の円周方向に離間した出口ガイドベーン又はストラット４６によってガスタービンエンジン１６に対して支持されるように構成できることを理解できる。さらに、ナセル４４の少なくとも一部は、ガスタービンエンジン１６の外側部に広がることができ、その間にバイパス空気流通路４８を形成するようになっている。
【００１９】
図２は、本発明の種々の実施形態を組み込むことができる図１に示すガスタービンエンジン１６の例示的な燃焼セクション２６の断面側面図である。図２に示すように、燃焼セクション２６、一般に、環状燃焼器５０は、環状内側ライナ５２と、環状外側ライナ５４と、内側ライナ５２及び外側ライナ５４のそれぞれの上流端部５８、６０の間で半径方向に延びる略ドーム状端部５６とを有する。図２に示すように、内側ライナ５２は、エンジン中心線１２（図１）に関して外側ライナ５４から半径方向に離間して、これらの間に略環状の燃焼室６２を定める。特定の実施形態において、内側ライナ５２及び／又は外側ライナ５４は、少なくとも一部が又は全てが金属合金又はセラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）で作られている。
【００２０】
図２に示すように、内側ライナ５２及び外側ライナ５４は、燃焼器又はアウターケーシング６４の内部に収容することができる。外側流路６６は、内側ライナ５２及び／又は外側ライナ５４の周りに定めることができる。内側ライナ５２及び外側ライナ５４は、ドーム状端部５６からタービンノズル又は入口６８に向かってＨＰタービン２８（図１）に延びることができるので、少なくとも部分的に燃焼器５０とＨＰタービン２８との間の高温ガス通路を定める。燃料噴射装置又はノズル７０は、少なくとも部分的にドーム状端部５６を貫通して延びて燃料７２を燃焼室６２に供給することができる。
【００２１】
図１及び２に集合的に示すように、ターボファン１０の作動時、矢印７４で概略的に示すように所定量の空気が、ナセル４４及び／又はファン組立体１４の関連の入口７６を通ってターボファン１０に流入する。空気７４がファンブレード４２を横切って流れる際に、空気の一部は、矢印７８で概略的に示すように、バイパス空気流通路４８に案内されるか又は送られるが、空気の他の部分は、矢印８０で概略的に示すように、ＬＰ圧縮機２２に案内されるか又は送られる。空気８０は、ＬＰ及びＨＰ圧縮機２２、２４を通って燃焼セクション２６に流れる際に漸次的に圧縮される。図２に示すように、まさに圧縮された空気は、矢印８２で概略的に示すように、燃焼セクション２６のディフューザキャビティ又はヘッド端部８４に流入する。
【００２２】
圧縮空気８２はディフューザキャビティ８４を加圧する。圧縮空気８２の第１の部分は、矢印８２（ａ）で概略的に示すように、ディフューザキャビティ８４から燃焼室６２に流入し、ここで燃料７２と混合して燃焼するので、矢印８６で概略的に示すように燃焼器５０内で燃焼ガスが発生する。典型的に、ＬＰ及びＨＰ圧縮機２２、２４は、ディフューザキャビティ８４に対して燃焼に必要な量以上の圧縮空気を供給する。従って、矢印８２（ｂ）で概略的に示す圧縮空気８２の第２の部分は、燃焼以外の他の種々の目的で使用することができる。例えば、図２に示すように、圧縮空気８２（ｂ）は、外側流路６６に送って内側及び外側ライナ５２、５４を冷却することができる。追加的に又は代替的に、圧縮空気８２（ｂ）の少なくとも一部は、ディフューザキャビティ８４から外に送ることができる。例えば、圧縮空気８２（ｂ）の一部は、種々の流路を通って案内して、冷却空気をＨＰタービン２８又はＬＰタービン３０のうちの少なくとも一方に供給することができる。
【００２３】
さらに図１及び２を一緒に参照すると、燃焼室６２から発生した燃焼ガス８６は、燃焼器５０からＨＰタービン２８に流入して、ＨＰ回転シャフト３４を回転させてＨＰ圧縮機２４の作動を助ける。図１に示すように、燃焼ガス８６は、次に、ＬＰタービン３０を通って送られ、ＬＰ回転シャフト３６を回転させてＬＰ圧縮機２２の作動及び／又はファンシャフト３８の回転を助ける。燃焼ガス８６は、次に、ガスタービンエンジン１６のジェット排出ノズルセクション３２から排出され、推進力をもたらすようになっている。
【００２４】
燃料−空気混合気が燃焼する際に、燃焼室６２の内部で圧力振動が生じる。この圧力振動は、少なくとも部分的に、火炎の不安定な放熱ダイナミックス、燃焼器の全体的な音響作用、及び燃焼器５０の内部の過渡的流体ダイナミックスの結合によって引き起こされる可能性がある。一般に、圧力振動は、望ましくない燃焼器５０内の高振幅、自続する圧力振動につながる。この圧力振動は、実質的に閉鎖された燃焼セクション２６の中を伝搬することができる、激しい、しばしば単調の音響波につながる場合がある。少なくとも部分的に、燃焼器５０の動作モードに依存して、この圧力振動は、約５０Ｈｚから約１０００Ｈｚ又はそれ以上の周波数帯域での音響波を発生する場合がある。この音響波は、燃焼室６２から高圧タービン２８に向かって下流に及び／又は燃焼室６２からＨＰ圧縮機２４フューザキャビティ８４及び／又は出口に向かって上流に伝搬する場合がある。特に、前述のように、エンジン始動時及び／又はアイドル運転状態までの低出力時に生じる低周波数の音響波（５０−２５０Ｈｚ）、及び／又は離陸時又は他の運転状態で生じる場合がある高周波数（２５０−１０００Ｈｚ）は、ターボファンエンジンの作動マージンを低下させる場合、及び／又は外部燃焼ノイズ又はうなりを増大させる場合がある。
【００２５】
図３は、本発明の少なくとも１つの実施形態による、図２に示す高バイパスターボファンジェットエンジンの燃焼セクションの断面側面図である。少なくとも１つの実施形態において、図３に示すように、燃焼セクション２６は、ガスタービンエンジン１６の燃焼セクション２６の中の音響ノイズを抑制するためのシステム１００を含む。本明細書で提示するように、システム１００は、燃焼セクション２６の中に目標とする周波数に同調したヘルムホルツ共鳴器を定める。
【００２６】
種々の実施形態において、図３に示すように、システム１００は、少なくとも部分的にディフューザキャビティ８４を規定する１又は２以上の静的構造又は壁１０２と、１又は２以上の静的構造１０２の間で半径方向に延びると共に燃焼セクション２６のアウターケーシング６４の中で円周方向に延びるバッフルプレート１０４と、バッフルプレート１０４と１又は２以上の静的構造１０２との間に規定されたブリードエアプラナム１０６とを含む。少なくとも１つの実施形態において、システム１００は、エアプラナム１０６の外部との流体連通を可能にするブリードエア抽出ポート１０８をさらに含む。種々の実施形態において、１又は２以上の静的構造１０２、バッフルプレート１０４、及びエアプラナム１０６は、ＨＰ圧縮機２４（図１）の下流かつ燃料噴射装置７０及び燃焼室６２（図２）の前方及び／又は上流において、燃焼セクション２６の中に配置される及び／又は形成される。
【００２７】
少なくとも１つの実施形態において、図３に示すように、１又は２以上の静的構造１０２は、少なくとも部分的に、ＨＰ圧縮機２４の圧縮機ディフューザー本体１１０の一部、及び燃焼セクション２６を取り囲むアウターケーシング６４の一部１１２を備える。エアプラナム１０６は、ディフューザキャビティ８４の容積「ＶＣ」とは異なる容積「ＶＰ」を有する。少なくとも１つの実施形態において、ブリードエア抽出ポート１０８は、エアプラナムからアウターケーシング６４を通る流路を定める。ブリードエア抽出ポート１０８は、ターボファン１０の種々の構成要素及び／又は関連する航空機の種々の構成要素（図示せず）に流体接続することができる。
【００２８】
種々の実施形態において、図３に示すように、バッフルプレート１０４は、ディフューザキャビティ８４とエアプラナム１０６との間の流体連通をもたらす、１又は２以上の隙間又は開口１１４を含む及び／又は定める。図４は、本発明の少なくとも１つの実施形態による、図３に示すバッフルプレート１０４の正面図を提示する。図４に示すように、バッフルプレートは、複数の開口１１４を含むことができる。開口１１４は、同じ寸法すること又は異なる寸法とすることができる。開口１１４は、任意の形状を有することができ、請求項で特定しない限り特定の形状に限定されない。例示的に、限定されるものではないが、図４、５、６、及び７にそれぞれ示すように、開口１１４は、略円形、略三角形、略矩形／正方形、又は略楕円形とすることができる。
【００２９】
１又は２以上の実施形態において、図３に示すように、システム１００は、バッフルの内面１１８からエアプラナム１０６に延びる少なくとも１つの共鳴管１１６を含むことができる。特定の実施形態において、システム１００は、バッフルの内面１１８からエアプラナム１０６に延びる複数の共鳴管１１６を含むことができる。図８は、本開示の少なくとも１つの実施形態によるバッフルプレート１０４及び例示的な共鳴管１１６の一部の断面側面図を提示する。図８に示すように、共鳴管１１６は、略中空又は管状とすることができ、さらに対応する開口１１４に整列して流体連通することができるので、共鳴管１１６を介したディフューザキャビティ８４（図３）とエアプラナム１０６（図３）との間の流体連通がもたらされる。共鳴管１１６又はオリフィス１１４は、同じ寸法とすること又は異なる寸法とすることができ、さらに円周方向又は半径方向に不均等分布とすることができる。
【００３０】
１又は複数の共鳴管１１６は、任意の形状とすることができ、請求項に特定しない限り何らかの特定の形状に限定されない。例示的に、限定するものではないが、図８、９、１０、及び１１にそれぞれ示すように、共鳴管１１６は、略円形、略三角形、略矩形／正方形、又は略楕円形とすることができる。
【００３１】
システム１００が、燃焼セクション２６の中の特定の周波数の音響波を目標とするために又は抑制するために、エアプラナム１０６、開口１１４、及び共鳴管の寸法を適切に設定する必要がある。１つの実施形態において、エアプラナム１０６、開口１１４、及び共鳴管１１６は、以下の式を用いて寸法を設定することができる。
目標周波数＝ｃ／２π√（Ａ／（Ｌ’Ｖ））
ここで、図８に示すように、ｃは音速、Ｓは共鳴管１１６の開口面積、Ｖはエアプラナムの容積、及びＬ’は端部補正された共鳴管１１６の長さである。特定の構成において、システム１００は、共鳴管を備えておらず、Ｌ’は、開口１１４の位置でのバッフル１０４の厚さに等しく、開口１１４の開口面積に等しい。
【００３２】
前述のように、システム１００は、燃焼セクション２６の中に目標とする周波数に同調したヘルムホルツ共鳴器を定める。ヘルムホルツ共鳴器は、バッフルプレート１０４、開口１１４、及び共鳴管１１６の寸法を適切に設定することで同調される。作動時、圧縮空気８２（ｂ）の一部及び燃焼過程で発生した音響波は、バッフルプレート１０４の開口１１４を通過して、共鳴管１１６を通ってエアプラナム１０６に入る。燃料噴射装置７０及び燃焼室６２の前方の及び／又は上流のブリードエアキャビティ１０６は、燃焼セクション２６の中でヘルムホルツ共鳴器として機能する。開口１１４及び／又は共鳴管１１６は、ヘルムホルツ共鳴器が目標周波数を抑制するように同調するのを可能にし、この目標周波数は、燃焼室６２の中で発生して燃焼セクション２６の中を伝搬する低周波数音響波（５０−２５０Ｈｚ）及び／又は高周波数（２５０−１０００Ｈｚ）である。ブリードエア抽出ポート１０８からの流れは、ブリードエアプラナムから外への流れにバイアスをかけるように調節することができ、システム１００の減衰効果がさらに強化される。
【００３３】
図３−１１に図示しかつ本明細書で説明したシステムは、既存の燃焼器減衰システムよりも優れた種々の技術的利点をもたらす。例えば、システム１００は、既存の燃焼器構造の一体部分として形成されるので、燃焼セクション２６の中に追加の空間を必要としない。システム１００は、比較的容易に既存の燃焼システムに適合するよう構成することができ、特定の燃焼システムの目標周波数に一意的に同調することができる。本明細書で提供されるシステム１００は、燃焼室６２の上流又は前方に位置決めさせるので、燃焼室６２の下流の減衰システムに関連する可能性のある熱的問題が緩和される。システム１００の他の利点としては、典型的に燃焼器ノイズ又はうなりに必要である圧縮機の作動マージンの低減、サブアイドル及びアイドル状態での燃焼器ノイズ又はうなり制御のためのパイロット／メイン分割の必要性の緩和を挙げることができる。
【００３４】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、また、あらゆる当業者が、あらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる組み込み方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起され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、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【００３５】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
ガスタービンの燃焼セクションの中の音響ノイズを抑制するためのシステムであって、
上記燃焼セクションの中に定められた燃焼室の前方に配置され、少なくとも部分的に上記燃焼室の上流のディフューザキャビティを定める、少なくとも１つの静的構造と、
上記静的構造に結合したバッフルプレートと、
を備え、
上記バッフルプレート及び上記静的構造が、少なくとも部分的に、上記燃焼セクションの中で上記燃焼室の前方のエアプラナムを定め、上記バッフルプレートが、上記ディフューザキャビティと上記エアプラナムとの間の流体連通を可能にする開口を含み、
上記少なくとも１つの静的構造及び上記バッフルプレートが、上記燃焼セクションの中にヘルムホルツ共鳴器を定める、システム。
［実施態様２］
上記少なくとも１つの静的構造が、上記燃焼セクションのアウターケーシングの一部及び圧縮機ディフューザー本体の一部を備える、実施態様１に記載のシステム。
［実施態様３］
上記少なくとも１つの開口に整列しかつ流体連通する共鳴管をさらに備え、上記共鳴管が、上記バッフルプレートの内面から離れて延びて上記エアプラナムに及ぶ、実施態様１に記載のシステム。
［実施態様４］
上記共鳴管が、略円形の断面形状を有する、実施態様３に記載のシステム。
［実施態様５］
上記共鳴管が、三角形、四角形、又は楕円形の断面形状を有する、実施態様３に記載のシステム。
［実施態様６］
ブリードエア抽出ポートをさらに備え、上記ブリードエア抽出ポートが、上記エアプラナムと流体連通する、実施態様１に記載のシステム。
［実施態様７］
上記ブリードエア抽出ポートが、エアプラナムから、上記燃焼器を取り囲むアウターケーシングを貫通する流路を定める、実施態様６に記載のシステム。
［実施態様８］
上記バッフルプレートが、複数の開口及び複数の共鳴管を定め、上記共鳴管の各々が、対応する上記開口に整列し、上記開口の各々及び対応する上記共鳴管が、上記ディフューザキャビティと上記エアプラナムとの間の流体連通を可能にする、実施態様１に記載のシステム。
［実施態様９］
少なくとも部分的に環状燃焼器を収容し、少なくとも部分的に上記環状燃焼器の燃焼室の上流にあるディフューザキャビティを定めるアウターケーシングと、
上記ディフューザキャビティの中に延びる圧縮機ディフューザー本体と、
上記圧縮機ディフューザー本体と上記アウターケーシングとの間で半径方向に延びると共に上記アウターケーシングの中で円周方向に延びるバッフルプレートと、
を備えるガスタービンエンジンであって、
上記バッフルプレート、上記圧縮機ディフューザー本体、及び上記アウターケーシングが、少なくとも部分的に、上記アウターケーシングの中で上記燃焼室の前方にエアプラナムを定め、上記バッフルプレートが、上記ディフューザキャビティと上記エアプラナムとの間の流体連通を可能にする開口を含み、
上記エアプラナムが、少なくとも部分的に、上記アウターケーシングの中にヘルムホルツ共鳴器を定める、ガスタービンエンジン。
［実施態様１０］
上記少なくとも１つの開口に整列しかつ流体連通する共鳴管をさらに備え、上記共鳴管が、上記バッフルプレートの内面から離れて延びて上記エアプラナムに及ぶ、実施態様９に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１１］
上記共鳴管が、略円形の断面形状を有する、実施態様１０に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１２］
上記共鳴管が、三角形、四角形、又は楕円形の断面形状を有する、実施態様１０に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１３］
少なくとの１つの開口が、略円形の断面形状を有する、実施態様９に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１４］
少なくとも１つの開口が、三角形、四角形、又は楕円形の断面形状を有する、実施態様９に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１５］
ブリードエア抽出ポートをさらに備え、上記ブリードエア抽出ポートが、上記エアプラナムと流体連通する、実施態様９に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１６］
上記ブリードエア抽出ポートが、エアプラナムから、上記燃焼器を取り囲むアウターケーシングを貫通する流路を定める、実施態様１５に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１７］
上記バッフルプレートが、複数の開口及び複数の共鳴管を定め、上記共鳴管の各々が、対応する上記開口に整列し、上記開口の各々及び対応する上記共鳴管が、上記ディフューザキャビティと上記エアプラナムとの間の流体連通を可能にする、実施態様９に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１８］
流体流れ順に、低圧圧縮機、高圧圧縮機、アウターケーシングの中に収容された環状燃焼器を含む燃焼セクション、高圧タービン、及び低圧タービンを有するガスタービンエンジンを備えた高バイパスターボファンエンジンであって、
上記燃焼セクションが、
上記環状燃焼器の燃焼室の上流にあるディフューザキャビティと、
上記ディフューザキャビティの中に延びる圧縮機ディフューザー本体と、
上記圧縮機ディフューザー本体と上記アウターケーシングとの間で半径方向に延びると共に上記アウターケーシングの中で円周方向に延びるバッフルプレートと、
をさらに備え、
上記バッフルプレート、上記圧縮機ディフューザー本体、及び上記アウターケーシングが、少なくとも部分的に、上記アウターケーシングの中で上記燃焼室の前方にエアプラナムを定め、上記バッフルプレートが、上記ディフューザキャビティと上記エアプラナムとの間の流体連通を可能にする複数の開口を含み、
上記エアプラナムが、少なくとも部分的に、上記アウターケーシングの中にヘルムホルツ共鳴器を定める、高バイパスターボファンエンジン。
［実施態様１９］
複数の共鳴管をさらに備え、上記少なくとも１つの共鳴管が、上記複数の開口の対応する開口に整列しかつ流体連通する、実施態様１８に記載の高バイパスターボファンエンジン。
［実施態様２０］
ブリードエア抽出ポートをさらに備え、上記ブリードエア抽出ポートが、上記エアプラナムと流体連通し、上記ブリードエア抽出ポートが、上記エアプラナムから上記アウターケーシングを貫通する流路を定める、実施態様１８に記載の高バイパスターボファンエンジン。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ターボファンジェットエンジン
１２  長手方向又は軸方向中心線
１４  ファン組立体
１６  コアガスタービンエンジン
１８  アウターケーシング
２０  入口
２２  低圧圧縮機
２４  高圧圧縮機
２６  燃焼セクション
２７  燃焼器
２８  高圧タービン
３０  低圧タービン
３２  ジェット排出セクション
３４  高圧シャフト／スプール
３６  低圧シャフト／スプール
３８  ファンスプール／シャフト
４０  減速ギヤ
４２  ファンブレード
４４  ファンケーシング又はナセル
４６  出口ガイドベーン
４８  バイパス空気流通路
５０  燃焼器
５２  内側ライナ
５４  外側ライナ
５６  ドーム状端部
５８  上流端部／内側ライナ
６０  上流端部／外側ライナ
６２  燃焼室
６４  燃焼器／アウターケーシング
６６  外側流路
６８  タービンノズル／入口
７０  燃料噴射装置
７２  燃料
７４  空気
７６  入口
７８  空気の一部
８０  空気の一部（圧縮機）
８２  圧縮空気
８２（ａ）  圧縮空気
８２（ｂ）  圧縮空気
８４  ディフューザキャビティ
８６  燃焼ガス
１００  システム
１０２  静的構造
１０４  バッフルプレート
１０６  ブリードエアプラナム
１０８  ブリードエア抽出ポート
１１０  ディフューザー本体
１１２  アウターケーシングの一部
１１４  開口
１１６  共鳴管
１１８  内面
【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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【外国語明細書】
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