JP6063246B2

JP6063246B2 - 小型高圧排気消音装置

Info

Publication number: JP6063246B2
Application number: JP2012280453A
Authority: JP
Inventors: ジェフリー・リー・メイソン; ダニエル・アレキサンダー・シーグ; カルロス・エドゥアルド・グティアレズ; ジョン・カール・グレスナー; チャールズ・スティーブ・ローレス
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2032-12-25
Also published as: EP2610441A2; CA2799333C; JP2013139796A; CA2799333A1; US8430202B1; CN103184913A; EP2610441A3; CN103184913B

Description

本明細書に開示する主題は、一般に、消音システムに関し、より具体的には、高い圧力降下および所望の流動特性を生じさせることができる消音装置に関する。

ガスタービンエンジンでは、運転中に圧縮モジュール内で空気が圧縮される。圧縮モジュールを通って送られる空気は、燃焼器で燃料と混合され点火されて高温の燃焼ガスを発生し、燃焼ガスはタービン段を流れ、タービン段は、そこからエネルギーを抽出してファンおよび圧縮機ロータに動力を供給し、エンジン推力を発生させて飛行中の航空機を推進し、または発電機などの負荷に動力を供給する。

一部のガスタービンエンジンでは、高圧空気の一部分、例えば、圧縮機からのブリード空気が、様々な要求により圧縮機から抽出または抽気されうる。これらの要求には、例えば、操作性の向上に加えて、タービンの冷却、軸受サンプの加圧、空気のパージ、または航空機の環境制御のために用いることができる圧縮機流の抽気が含まれる。空気は、圧縮機の特定の部分または段に配置された抽気スロットを用いて圧縮機から抽気されうる。

米国特許第８０１６０７１号公報

課題：少なくとも一部のガスタービンエンジンでは、いくつかの運転条件で生じるエンジン運転において、圧縮機は、燃焼プロセスを含む要求で必要とされるより多くの空気を送り込むことがある。エンジンの操作性、および燃焼性能を管理するために、圧縮機からの過剰なブリード空気の一部分が、抽気管路を通して送られ、バイパス流ストリーム、エンジン排気、または周囲に排気されうる。圧縮機から抽気された気流の圧力および温度は非常に高いことがある。例えば、ブリード空気圧力は、約１３７５ｋＰａより高くなることがあり、ブリード空気温度は、約５３８℃よりも高くなることがある。過渡的抽気弁（ＴＢＶ）システムが、圧縮機から除去される空気を抽気し排気するために使用されることがある。抽気排気システムのいくつかの従来の設計では、発生するノイズを減らすために、大きなかつ／または重い消音装置を使用する。例えば、いくつかの従来の抽気システムの排気領域は、排気位置の流速を用途のための音響的制限を満たすのに必要な低いレベルにまで低下させるように設定されうる。この排気領域、ならびに元圧と排気の間の比較的なだらかな膨張が、これらのシステムの比較的大きなサイズおよび／または重さの原因となる。いくつかの用途（例えば航空機）では、大きくかつ／または重い構成要素は望ましくないことがある。

さらに、航空機の従来の一部の排気設計では、音響的制限を満たす排気速度が達成されたとき、排気位置の近くの他の構成要素に対する広範な熱シールドを必要とすることがある。高温空気の性質のため、より低い速度を達成するために高温空気が過剰に膨張すると、それと混合した空気が、ブリード空気を圧倒して、エンジンの周辺構造に対し抽気を「横たえる（ｌａｙｄｏｗｎ）」。一部の航空機では、周辺構造は、軽量の複合材料、またはより低い温度性能の他の金属材料で作製される。

上述の課題の解決策は、例示的実施形態を含む本開示によって与えられる。これらの実施形態は、例示的な教示として提示され、限定することを意図していない。

本開示の少なくとも一部の態様による例示的消音装置は、加圧された流体流を内部流コンディショナ内部に移送するように構成された入口と、複数の内部流コンディショナ孔とを備える内部流コンディショナと、実質的に内部流コンディショナの周りに配設され、加圧された流体流を内部流コンディショナ孔を介して排気缶内部に受け入れるように配置された排気缶であって、加圧された流体流を排気缶内部から排出するように配置された複数の排気スクリーン孔を含む排気スクリーンを備える排気缶とを備えることができる。排気缶内部は、複数の内部流コンディショナ孔と排気スクリーン孔との間に流動障害を実質的に有しないことができる。内部流コンディショナ孔の有効流れ面積の入口の有効流れ面積に対する比は、約０．７から約１．７５とすることができる。排気スクリーン孔の有効流れ面積の入口の有効流れ面積に対する比は、約０．９から約２．８とすることができる。

本開示の少なくとも一部の態様による例示的消音装置は、加圧された流体流を内部流コンディショナ内部に移送するように構成された入口と、複数の内部流コンディショナ孔とを備える内部流コンディショナと、実質的に内部流コンディショナの周りに配設され、加圧された流体流を内部流コンディショナ孔を介して排気缶内部に受け入れるように配置された排気缶であって、加圧された流体流を排気缶内部から排出するように配置された複数の排気スクリーン孔を含む排気スクリーンを備える排気缶とを備えることができる。排気缶内部は、複数の内部流コンディショナ孔と排気スクリーン孔との間に流動障害を実質的に有しないことができる。内部流コンディショナ内部の体積の排気缶内部の体積に対する比は、約０．０６から約０．４０とすることができる。

本開示の少なくとも一部の態様による例示的消音装置は、上流基部および下流基部を備える概ね円錐台として成形される内部流コンディショナを備えることができ、上流基部の直径は下流基部の直径よりも大きい。内部流コンディショナは、上流基部付近の入口と、概ね円状の内部流コンディショナ下流端壁であって、円錐台の長手軸と概ね直交し、複数の概ね長手方向に向けられた内部流コンディショナ下流端壁孔を含む内部流コンディショナ下流端壁と、概ね切頭錐として成形される内部流コンディショナ側壁であって、上流基部付近から内部流コンディショナ下流壁付近に内方へ先細になり、複数の概ね側面方向に向けられた内部流コンディショナ側壁孔を含む内部流コンディショナ側壁とを備えることができる。例示的消音装置は、内部流コンディショナの周りに配設され、概ね円筒として成形される排気缶を備えることができる。排気缶は、内部流コンディショナの上流基部付近に配設され、かつ内部流コンディショナの上流基部を実質的に取り囲む概ね環状の上流端壁と、複数の排気スクリーン孔を含む概ね円状の排気スクリーンと、上流端壁付近から排気スクリーン付近に延びている概ね円状の排気缶側壁とを備えることができる。内部流コンディショナおよび排気缶は、流体を、内方へ入口を通して内部流コンディショナ内に導き、内部流コンディショナの下流端壁排出口および内部流コンディショナの側壁排出口を通して排気缶内に導き、さらに排気スクリーン排出口を通して外方へ導くように構成されうる。

特許請求の範囲で求められる主題は、本明細書で具体的に指摘され主張される。ただし、その主題および実施形態は、添付図面の図と併せて以下の説明を参照することで最も良く理解されうる。

本開示の少なくとも一部の態様による、例示的消音装置を備える例示的抽気システムを備える例示的ガスタービンエンジン組立体の概略的断面図である。本開示の少なくとも一部の態様による、例示的消音装置を備える例示的抽気システムの斜視図である。本開示の少なくとも一部の態様による、例示的消音装置の断面図である。本開示の少なくとも一部の態様による、例示的消音装置の一部破断斜視図である。本開示の少なくとも一部の態様による、代替の例示的消音装置の断面図である。本開示の少なくとも一部の態様による、代替の例示的消音装置の断面図である。

以下の詳細な説明では、その一部を形成する添付図面を参照する。図面では、同様の符号は、文脈で特に指示がなければ、一般に同様の構成要素を示す。詳細な説明、図面、および特許請求の範囲で説明される例示的な実施形態は、限定を意図するものではない。他の実施形態が利用されてもよく、提示する主題の趣旨または範囲から逸脱することなく他の変更がされてもよい。本明細書で一般的に説明されまた図面に示される本開示の態様は、様々な異なる構成で配置、置換、組み合わせ、および設計が可能であり、これらのすべては明白に意図され本開示の一部をなすことは容易に理解されよう。

本開示は、特に消音システムを含み、より具体的には、高い圧力降下および所望の流動特性を生じさせることができる消音装置を含む。

本開示は、現代的な高効率のターボファンエンジンが、圧縮機後段からの高圧／高温度抽気を使用して操作性および性能を向上することができることを想定している。このブリード空気は、ファンダクト内または他の位置に向けて送られることがあり、これにより、エンジン運転のいくつかの段階において追加的ノイズを発生するおそれがある。

本開示によるいくつかの例示的実施形態は、最小限の音響的影響を有する（「ペッパーポット（ｐｅｐｐｅｒｐｏｔ）」と一般的に呼ばれることがある）小型で軽量の過渡的な／操作性のある抽気排気消音装置を提供する。高圧／高温の圧縮機の排出抽気に関する音響的利点は、ファンダクト内への高排気速度で達成することができ、いくつかの例示的実施形態では、（「排気缶」と呼ばれることがある）ペッパーポット本体の内部で単一の流れ調整要素（「内部流コンディショナ」と呼ばれることがある）のみを使用することができる。いくつかのそのような実施形態は、「単段」消音装置と呼ばれることがある。本開示は、いくつかの他の音響的ペッパーポットが、エンジンに重みを加えうる複数（例えば、３から５以上）の内部流調整要素を利用できることを想定している。

さらに、本開示は、いくつかの他の音響的に都合の良いペッパーポットが、熱の問題に対処するために逆推力装置構造上に広範なシールドを必要としうることを想定している。本開示によるいくつかの例示的実施形態は、高温ブリード空気の少なくとも相当部分を、概ね冷温ファンダクト流の中央に向けて送ることによって、そのようなシールドの必要性を低減または除去することができ、これによって、逆推力装置または他の航空機表面に実質的に影響を与えることなく高温プルームがファンダクトから出ることを可能にすることができる。

図１は、本開示の少なくとも一部の態様による、例示的消音装置５０を備える例示的抽気システム４０を備える例示的ガスタービンエンジン組立体１０の概略的断面図である。図２は、本開示の少なくとも一部の態様による、消音装置５０を備える抽気システム４０の斜視図である。ガスタービンエンジン組立体１０は、高圧圧縮機１４と、燃焼器１６と、高圧タービン１８とを備えるコアガスタービンエンジン１２を備える。図１に示す例示的実施形態では、ガスタービンエンジン組立体１０はまた、コアガスタービンエンジン１２から軸方向下流に結合された低圧タービン２０と、コアガスタービンエンジン１２から軸方向上流に結合されたファン組立体２２とを備える。ファン組立体２２は、ローダディスクから外方へ放射状に延びるファンブレード２４のアレイを備える。図１に示す例示的実施形態では、ガスタービンエンジン組立体１０は、吸気側２８および排気側２９を有する。コアガスタービンエンジン１２、ファン組立体２２、および低圧タービン２０は、第１のロータシャフト３１により共に結合され、高圧圧縮機１４および高圧タービン１８は、第２のロータシャフト３２により共に結合される。

運転中、空気は、ファンブレード２４を通り流れて、高圧圧縮機１４に供給される。ファン組立体２２から排出された空気は、高圧圧縮機１４に導かれ、そこで、空気流はさらに圧縮され燃焼器１６に導かれる。燃焼器１６からの燃焼生成物は、高圧タービン１８および低圧タービン２０を駆動するために使用されタービン２０はシャフト３１を介してファン組立体２２を駆動する。

例示的ガスタービンエンジン組立体１０において、特定の運転条件で、圧縮空気の一部分を抽気システム４０を通して送ることができ、それによって、その圧縮空気の一部分がブリード空気２となる。高圧圧縮機１４からのブリード空気２は、抽気流管路４４に入ることができる。ブリード空気２は、抽気流管路４４を通り抜け、消音装置５０に入ることができ、消音装置５０は、ブリード空気２をバイパス流路４のような流路内へ向けて送り、ブリード空気２をファン流ストリーム１のような他の流れと混合する。抽気流管路４４を通る流れは、抽気弁４５によって制御することができる。抽気流管路４４は、比較的熱い高圧のブリード空気２に耐えられるものとして選択されうる金属など様々な材料から作製されうる。

以下により詳細に説明する消音装置５０は、ブリード空気２がバイパス流路４内へ出口流５ストリームとして排出されるように抽気流管路４４と流れ連通することができ、出口流ストリーム５とファン流ストリーム１の混合により生成されるノイズの低減を促進する。

図２に示すように、抽気流管路４４は、抽気弁４５と消音装置５０の間の長さ４７を有することができる。消音装置５０は、排気缶１０２（図３）の長さのような抽気流管路４４とバイパス流路４の間の長さ４９を有することができる。本開示の少なくとも一部の態様によるいくつかの例示的実施形態では、消音装置５０の長さ４９は、消音装置の長さ４９と抽気流管路４４の長さ４７との合計の約半分より短くすることができる。本開示の少なくとも一部の態様によるいくつかの例示的実施形態では、消音装置５０の長さ４９は、消音装置の長さ４９と抽気流管路４４の長さ４７との合計の約３分の１より短くすることができる。本開示の少なくとも一部の態様によるいくつかの例示的実施形態では、消音装置５０の長さ４９は、消音装置の長さ４９と抽気流管路４４の長さ４７との合計の約４分の１より短くすることができる。本開示の少なくとも一部の態様によるいくつかの例示的実施形態では、この装置により実現される音響的改善の一部または全部は、排気缶内（例えば、長さ４９の範囲内）で生じ、これにより、比較的小さな直径かつ軽量のダクト構造を使用して、流れを排気缶に非常に近い位置に向けて送ることを可能にできる。

図３は、本開示の少なくとも一部の態様による、例示的消音装置５０の断面図である。図４は、本開示の少なくとも一部の態様による、例示的消音装置５０の一部破断斜視図である。消音装置５０は、排気缶１０２を備えることができ、排気缶１０２は、（概ね円状にされうる）排気スクリーン１０４と、（概ね環状にされうる）上流端壁１２６と、（概ね円状にされうる）側壁１２８とを備えることができる。排気缶１０２は、直径１３０を有して中心軸１２４の周りに配置された概ね中空円筒の形態とすることができる。排気スクリーン１０４は、空気を排気缶１０２の内部１０８から排出することができる複数の孔１０６を含むことができる。いくつかの例示的実施形態では、排気スクリーン１０４は外方に湾曲することができる。

本開示の少なくとも一部の態様によるいくつかの例示的実施形態では、内部流コンディショナ１１０が、排気缶１０２内に配設されうる。内部流コンディショナ１１０は、概ね、中心軸１２４の周りに排気缶１０２と同軸に配置された中空の円錐台の形態とすることができる。内部流コンディショナ１１０は、内方へ先細になる側壁１１２、および下流端壁１１４を備えることができ、それらは概ね円状とすることができる。側壁１１２は、概ね切頭錐として成形することができる。下流端壁１１４は、中心軸１２４と概ね直交することができる。内部流コンディショナ１１０は、（上流端壁１２６により実質的に取り囲まれうる）上流基部１３６から（下流端壁１１４に近接しうる）下流基部１３８に内方へ先細になることができる。側壁１１２および下流端壁１１４は、内部流コンディショナ１１０の内部１１６を少なくとも部分的に画定することができる。側壁１１２は、複数の概ね側面方向に向けられた孔１２０を含むことができ、かつ／または、下流端壁１１４は、複数の概ね軸方向に向けられた孔１２２を含むことができ、それらを通して、加圧された空気を排気缶１０２の内部１０８に排出することができる。内部流コンディショナ１１０は、加圧された空気を抽気流管路４４から（上流基部１３６に近接しうる）入口１１８を通して受け入れるように配置されうる。内部流コンディショナ１１０は、入口１１８に近接する上流基部直径１３２、および／または下流端壁１１４に近接する下流基部直径１３４を有することができる。上流基部直径１３２は、下流基部直径１３４より大きくすることができる。内部流コンディショナ１１０は、入口１１８が排気缶１０２の上流端壁１２６内に配設されるように、排気缶１０２の内側に取り付けられうる。

運転中、内部流コンディショナ１１０および排気缶１０２は、加圧された空気を、内方へ入口１１８を通して内部流コンディショナ１１０の内部１１６に導き、内部流コンディショナ１１０の孔１２０および／または孔１２２を通して排気缶１０２の内部１０８に導き、さらに排気スクリーン１０４の孔１０６を通して外方へ導くように構成されうる。いくつかの例示的実施形態では、排気缶１０２の内部１０８は、内部流コンディショナの孔１２０および孔１２２と排気スクリーン１０４の孔１０６との間に流動障害を実質的に有しないことができる。

図５は、本開示の少なくとも一部の態様による、代替の例示的消音装置２００の断面図である。消音装置２００は、（概ね中空円筒の形態にされうる）排気スクリーン２０４と、（概ね環状にされうる）上流端壁２２６と、側壁２２８とを備えることができ、これらは組み合わされて組立体の排気缶２０２を形成する。排気スクリーン２０４は、空気を排気缶２０２の内部２０８から排出することができる複数の孔２０６を含むことができる。内部流コンディショナ２１０が、排気缶２０２の内部２０８に配設されうる。内部流コンディショナ２１０は、内方へ先細になる側壁２１２および下流端壁２１４を含む概ね中空の円錐台の形態とすることができる。内部流コンディショナ２１０は、上流基部２３６から（下流端壁２１４に近接しうる）下流基部２３８に内方へ先細になることができる。内部流コンディショナ２１０は、排気缶２０２と概ね同軸に配置することができる。側壁２１２および下流端壁２１４は、内部流コンディショナ２１０の内部２１６を少なくとも部分的に画定することができる。側壁２１２は、複数の孔２２０を含むことができ、かつ／または、下流端壁２１４は、複数の孔２２２を含むことができ、それらを通して、空気を排気缶２０２の内部２０８に排出することができる。内部流コンディショナ２１０は、空気を抽気流管路４４から（上流基部２３６に近接しうる）入口２１８を通して受け入れるように配置されうる。

消音装置２００（図５）は、前述の消音装置５０（図３および４）と概ね同様とすることができる。消音装置２００は、例えば、内部流コンディショナ１１０と形状および／またはサイズが異なることができる内部流コンディショナ２１０を備えることができる点で、消音装置５０と異なることができる。例えば、消音装置５０の内部流コンディショナ１１０は、排気缶１０２の上流端壁１２６から排気スクリーン１０４までのおよそ半分まで延びることができるのに対し、内部流コンディショナ２１０は、消音装置２００の排気缶１０２の上流端壁２２６から排気スクリーン２０４までの実質的に半分よりも延びることができる。本開示による例示的実施形態は、様々な形状およびサイズを有する内部流コンディショナを含むことができる。例えば、本開示によるいくつかの実施形態は、切頭錐以外の形状を有する内部流コンディショナを含むことができる。

図６は、本開示の少なくとも一部の態様による、代替の例示的消音装置３００の断面図である。消音装置３００は、（概ね中空の円筒の形態にされうる）排気缶３０２を備えることができ、排気缶３０２は、（概ね環状にされうる）上流端壁３２６、側壁３２８、および／または排気スクリーン３０４を備えることができる。排気スクリーン３０４は、空気を排気缶３０２の内部３０８から排出することができる複数の孔３０６を含むことができる。排気スクリーン３０４は、実質的に平坦でありかつ／または湾曲することができる。内部流コンディショナ３１０が、排気缶３０２の内部３０８に配設されうる。内部流コンディショナ３１０は、側壁３１２および下流端壁３１４を含む概ね中空の円筒の形態とすることができる。下流端壁３１４は、実質的に平坦とすることができる。内部流コンディショナ３１０は、排気缶３０２と概ね同軸に配置することができる。側壁３１２および下流端壁３１４は、内部流コンディショナ３１０の内部３１６を少なくとも部分的に画定することができる。側壁３１２は、（スロットの形態とされうる）複数の孔３２０を含むことができ、かつ／または、下流端壁３１４は、複数の孔３２２を含むことができ、それらを通して、空気を排気缶３０２の内部３０８に排出することができる。内部流コンディショナ３１０は、空気を抽気流管路４４から入口３１８を通して受け入れるように配置されうる。いくつかの例示的実施形態では、内部流コンディショナ３１０の側壁３１２を貫通する孔３２０は、下流端壁３１４を貫通する孔３２２より実質的に大きくすることができる。いくつかの例示的実施形態では、内部流コンディショナ３１０は、入口３１８上に支持される下流端壁３１４を形成する平板を実質上備えることができ、かつ／または、内部流コンディショナ３１０の側壁３１２は、下流端壁３１４の周囲を流れる流体に実質的に影響しないことができる。

例示的消音装置５０、２００、３００は、個々の孔サイズ（例えば、直径および／またはスロット長／幅）ならびに面積を有する孔１０６、１２０、１２２、２０６、２２０、２２２、３０６、３２０、３２２を含むことができる。個々の孔は、その測定できる物理的面積とは異なる流体流に対する有効面積を有することがある。孔の流体流に対する有効面積は、公知の方法で決定することができ、孔のサイズおよび形状に依存することがある。複数の孔、例えば排気スクリーン１０４の孔１０６は、公知の方法を用いて計算できる流体流に対する有効面積を有することができる。

本開示の少なくとも一部の態様によるいくつかの例示的実施形態では、内部流コンディショナ（例えば、内部流コンディショナ１１０）の孔（例えば、孔１２０および孔１２２）の有効流れ面積の、入口（例えば、入口１１８）の有効流れ面積に対する比は、約０．７から約１．７５とすることができる。本開示の少なくとも一部の態様によるいくつかの例示的実施形態では、内部流コンディショナの孔の有効流れ面積の、入口の有効流れ面積に対する比は、約０．７５から約０．８６とすることができる。

本開示の少なくとも一部の態様によるいくつかの例示的実施形態では、排気スクリーン（例えば、排気スクリーン１０４）の孔（例えば、孔１０６）の有効流れ面積の、入口（例えば、入口１１８）の有効流れ面積に対する比は、約０．９から約２．８とすることができる。本開示の少なくとも一部の態様によるいくつかの例示的実施形態では、排気スクリーンの孔の有効流れ面積の、入口の有効流れ面積に対する比は、約１．０から約１．９とすることができる。本開示の少なくとも一部の態様によるいくつかの例示的実施形態では、排気スクリーンの孔の有効流れ面積の、入口の有効流れ面積に対する比は、約２．６から約２．７とすることができる。

本開示の少なくとも一部の態様によるいくつかの例示的実施形態は、いくつかの要素の体積が関連するように構成されうる。例えば、内部流コンディショナ（例えば、内部流コンディショナ１１０）の内部（例えば、内部１１６）は、ある体積を有することができる。例えば、内部流コンディショナ１１０の体積は、側壁１１２、下流端壁１１４、および／または入口１１８によって画定することができる。同様に、排気缶（例えば、排気缶１０２）の内部（例えば、内部１０８）は、ある体積を有することができる。例えば、排気缶１０２の体積は、側壁１２８、排気スクリーン１０４、上流端壁１２６、（内部流コンディショナ１１０の）側壁１１２、および／または（内部流コンディショナ１１０の）下流端壁１１４によって画定することができる。いくつかの例示的実施形態では内部流コンディショナが排気缶内に配設されているにもかかわらず、本明細書で使用されるとき、排気缶の体積は、内部流コンディショナの体積を含まないことがある。

本開示の少なくとも一部の態様によるいくつかの例示的実施形態では、内部流コンディショナの体積の排気缶の体積に対する比は、約０．０６から約０．４０とすることができる。本開示の少なくとも一部の態様によるいくつかの例示的実施形態では、内部流コンディショナの体積の排気缶の体積に対する比は、約０．１０から約０．２２とすることができる。本開示の少なくとも一部の態様によるいくつかの例示的実施形態では、内部流コンディショナの体積の排気缶の体積に対する比は、約０．１２５から約０．１９５とすることができる。本開示の少なくとも一部の態様によるいくつかの例示的実施形態では、これらの例示的体積比は、試験および解析に基づいて、空洞インピーダンスの差による有利な相互作用を提供することができる。

本開示によるいくつかの例示的実施形態は、出口流ストリームの速度（例えば、図１および２の出口流ストリーム５）が、いくつかの流れ条件において、排気スクリーンの孔（例えば、排気缶１０２の排気スクリーン１０４の孔１０６）間でおしなべて一定であるように構成されうる。例えば、いくつかの実施形態は、孔１０６を通る流れの平均理想（例えば、等エントロピ）マッハ数が約０．８より大きく、孔１０６を通る流れの最大理想マッハ数が約１．２より小さいように構成されうる。より具体的に、いくつかの実施形態は、孔１０６を通る流れの平均理想マッハ数が約０．８５より大きく、孔１０６を通る流れの最大理想マッハ数が約１．１５より小さいように構成されうる。さらに具体的に、いくつかの実施形態は、孔１０６を通る流速の平均理想マッハ数が約０．９５であり、孔１０６を通る流速の最大理想マッハ数が約１．１であるように構成されうる。本開示では、排気スクリーン１０４を横切る孔１０６を通る流速の変動を制限することで、排気プルームにおける混合および／またはせん断ノイズを減少させることにより、音響的利点をもたらすことができることを意図している。本開示では、下流端壁１０４を横切る孔１０６を通る流れの変動を制限することで、バイパス流路４において密な排気プルームをもたらすことができ、それにより、温度または熱環境の能力が低いことがある（逆推力装置のような）隣接した航空機構造の表面を熱損傷させるリスクを低減することができることを意図している。

いくつかの例示的実施形態は、抽気弁４５を横切る衝撃強度を低減するのに十分な抽気弁４５における背圧を発生させて、それにより音響的衝撃を減らすように構成されうる。いくつかの例示的実施形態は、上流のノイズの周波数をより低いエネルギー音響励振に変更することによって、高圧圧縮機１４、抽気弁４５、および流れ曲がり部などの上流ノイズ発生要素を隠すように構成されうる。いくつかの例示的実施形態は、膨張波が排気スクリーン１０４の孔１０６を通ってバイパス流路４（または他の排出位置）内へ実質的に伝播しないように、比較的小さい抽気流管路４４から比較的大きな排気缶２０２に流れが遷移するときに膨張波を解体するように構成されうる。いくつかの例示的実施形態は、概ね円錐形の内部流コンディショナ１１０と排気缶１０２の排気スクリーン１０４の孔１０６との間の有利な音響相互作用を提供するように構成されうる。

いくつかの例示的実施形態は、いくつかの流れ条件において、抽気弁４５における理想マッハ数が約１．５から約１．９５であるように構成されうる。いくつかの例示的実施形態は、いくつかの流れ条件において、抽気弁４５における理想マッハ数が約１．６から約１．８であるように構成されうる。

いくつかの例示的実施形態は、いくつかの流れ条件において、内部流コンディショナにおける平均理想マッハ数が約０．９から約１．８であるように構成されうる。いくつかの例示的実施形態は、いくつかの流れ条件において、内部流コンディショナにおける平均マッハ数が約０．９５から約１．７５であるように構成されうる。

いくつかの例示的実施形態は、いくつかの流れ条件において、排気スクリーンにおける平均理想マッハ数が約０．８〜約１．１であるように構成されうる。いくつかの例示的実施形態は、いくつかの流れ条件において、排気スクリーンにおける平均理想マッハ数が約０．９〜約１．０であるように構成されうる。いくつかの例示的実施形態は、いくつかの流れ条件において、排気スクリーンにおける平均理想マッハ数が約０．８５〜約１．１５であるように構成されうる。

いくつかの例示的実施形態は出口流ストリーム５をバイパス流路４に排出することに関連して説明されているが、出口流ストリーム５を他の場所に向けて送ることも本開示の範囲内にある。例えば、本開示によるいくつかの消音装置は、エンジンパイロン、タービン後部フレーム、および／またはコアノズル／中央抽気管に取り付けられてもよい。いくつかの例示的実施形態は、出口流ストリーム５をガスタービンエンジン組立体１０の概ね背後に向けて送るように配置されうる。

この明細書の記載は、例を用いることで、最良の形態を含めて本発明を開示しており、また、任意の装置またはシステムを作製し使用すること、および任意の組み込まれた方法を実施することを含めて任意の当業者が本発明を実施することを可能にしている。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例を含むことができる。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言とは異ならない構造的要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言とは実質的に差異のない均等な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。

１ファン流ストリーム
２ブリード空気
４バイパス流路
５出口流ストリーム
１０ガスタービンエンジン組立体
１２コアガスタービンエンジン
１４高圧圧縮機
１６燃焼器
１８高圧タービン
２０低圧タービン
２２ファン組立体
２４ファンブレード
２８吸気側
２９排気側
３１第１のロータシャフト
３２第２のローダシャフト
４０抽気システム
４４抽気流管路
４５抽気弁
４７抽気流管路の長さ
４９消音装置の長さ
５０消音装置
１０２排気缶
１０４排気スクリーン
１０６排気スクリーン１０４の孔
１０８排気缶１０２の内部
１１０内部流コンディショナ
１１２内部流コンディショナ１１０の側壁
１１４内部流コンディショナ１１０の下流端壁
１１６内部流コンディショナ１１０の内部
１１８内部流コンディショナ１１０の入口
１２０内部流コンディショナ１１０の側壁１１２の孔
１２２内部流コンディショナ１１０の下流端壁１１４の孔
１２４中心軸
１２６排気缶１０２の上流端壁
１２８排気缶１０２の側壁
１３０排気缶１０２の直径
１３２上流基部直径
１３４下流基部直径
１３６内部流コンディショナ１１０の上流基部
１３８内部流コンディショナ１１０の下流基部
２００消音装置
２０２排気缶
２０４排気スクリーン
２０６排気スクリーン２０４の孔
２０８排気缶２０２の内部
２１０内部流コンディショナ
２１２内部流コンディショナ２１０の側壁
２１４内部流コンディショナ２１０の下流端壁
２１６内部流コンディショナ２１０の内部
２１８内部流コンディショナ２１０の入口
２２０内部流コンディショナ２１０の側壁２１２の孔
２２２内部流コンディショナ２１０の下流端壁２１４の孔
２２６排気缶２０２の上流端壁
２２８排気缶２０２の側壁
２３６内部流コンディショナ２１０の上流基部
２３８内部流コンディショナ２１０の下流基部
３００消音装置
３０２排気缶
３０４排気スクリーン
３０６排気スクリーン３０４の孔
３０８排気缶３０２の内部
３１０内部流コンディショナ
３１２内部流コンディショナ３１０の側壁
３１４内部流コンディショナ３１０の下流端壁
３１６内部流コンディショナ３１０の内部
３１８内部流コンディショナ３１０の入口
３２０内部流コンディショナ３１０の側壁３１２の孔
３２２内部流コンディショナ３１０の下流端壁３１４の孔
３２６排気缶３０２の上流端壁
３２８排気缶３０２の側壁

Claims

加圧された流体流を内部流コンディショナ内部（１１６）に移送するように構成された入口（１１８）と、複数の内部流コンディショナ孔（１２０、１２２）とを備える内部流コンディショナ（１１０）と、
実質的に前記内部流コンディショナ（１１０）の周りに配設され、加圧された流体流を内部流コンディショナ孔（１２０、１２２）を介して排気缶内部（１０８）に受け入れるように配置された排気缶（１０２）であって、前記加圧された流体流を前記排気缶内部（１０８）から排出するように配置された複数の排気スクリーン孔（１０６）を含む排気スクリーン（１０４）を備える排気缶（１０２）と
を備え、
前記排気缶内部（１０８）は、前記複数の内部流コンディショナ孔（１２０、１２２）と前記排気スクリーン孔（１０６）との間に流動障害を実質的に有さず、
前記内部流コンディショナ孔（１２０、１２２）の有効流れ面積の前記入口（１１８）の有効流れ面積に対する比は、０．７から１．７５であり、
前記排気スクリーン孔（１０６）の有効流れ面積の前記入口（１１８）の前記有効流れ面積に対する比は、０．９から２．８である、消音装置（５０）。
前記内部流コンディショナ孔（１２０、１２２）の前記有効流れ面積の前記入口（１１８）の前記有効流れ面積に対する比が、０．７５から０．８６である、請求項１記載の消音装置（５０）。
前記排気スクリーン孔（１０６）の前記有効流れ面積の前記入口（１１８）の前記有効流れ面積に対する比が、１．０から１．９である、請求項１記載の消音装置（５０）。
前記排気スクリーン孔（１０６）の前記有効流れ面積の前記入口（１１８）の前記有効流れ面積に対する比が、２．６から２．７である、請求項１記載の消音装置（５０）。
前記内部流コンディショナ内部（１１６）の体積の前記排気缶内部（１０８）の体積に対する比が、０．０６から０．４０である、請求項１記載の消音装置（５０）。
前記内部流コンディショナ内部（１１６）の体積の前記排気缶内部（１０８）の体積に対する比が、０．１０から０．２２である、請求項１記載の消音装置（５０）。
前記内部流コンディショナ内部（１１６）の体積の前記排気缶内部（１０８）の体積に対する比が、０．１２５から０．１９５である、請求項１記載の消音装置（５０）。
前記排気スクリーン（１０４）が外方に湾曲した、請求項１記載の消音装置（５０）。
前記入口（１１８）と抽気弁（４５）の間に作用的に連結された抽気流管路（４４）をさらに備え、前記抽気弁（４５）が、前記抽気流管路（４４）を介してガスタービンエンジン（１０）の圧縮機（１４）を選択的に抽気をするように構成された、請求項１記載の消音装置（５０）。
前記排気缶（１０２）の長さが、前記排気缶（１０２）の前記長さと前記抽気流管路（４４）の長さとの合計の３分の１より短い、請求項９記載の消音装置。