JPH10288002A - タービンエンジンのロータ、及び結合音ノイズの減少方法 - Google Patents
タービンエンジンのロータ、及び結合音ノイズの減少方法Info
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- JPH10288002A JPH10288002A JP10097295A JP9729598A JPH10288002A JP H10288002 A JPH10288002 A JP H10288002A JP 10097295 A JP10097295 A JP 10097295A JP 9729598 A JP9729598 A JP 9729598A JP H10288002 A JPH10288002 A JP H10288002A
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- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
- F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/666—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps by means of rotor construction or layout, e.g. unequal distribution of blades or vanes
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/06—Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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- F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 タービンエンジンのファンブレード列から発
せられる結合音ノイズを軽減することであり、地域社会
や航空機のキャビン両方のノイズ問題を解決する方法を
達成する。 【解決手段】 ガスタービンエンジンのファンロータ
（３２）のブレード（３８）は、ブレード内の１つ以上
の物理的不均一性が一因である結合音ノイズが軽減され
るようにロータハブ（４８）内に一意に配列される。結
合音ノイズの周波数スペクトルが減衰しやすい高調波と
減衰しにくい高調波とを含むこと、および減衰しにくい
高調波から減衰しやすい高調波へと音響エネルギーを割
当てることが結合音ノイズを軽減するのに有効である。
せられる結合音ノイズを軽減することであり、地域社会
や航空機のキャビン両方のノイズ問題を解決する方法を
達成する。 【解決手段】 ガスタービンエンジンのファンロータ
（３２）のブレード（３８）は、ブレード内の１つ以上
の物理的不均一性が一因である結合音ノイズが軽減され
るようにロータハブ（４８）内に一意に配列される。結
合音ノイズの周波数スペクトルが減衰しやすい高調波と
減衰しにくい高調波とを含むこと、および減衰しにくい
高調波から減衰しやすい高調波へと音響エネルギーを割
当てることが結合音ノイズを軽減するのに有効である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転ブレード列に
よって発せられる結合音ノイズの軽減に関し、特に、ガ
スタービンエンジンの回転ファンブレード列に関する。
よって発せられる結合音ノイズの軽減に関し、特に、ガ
スタービンエンジンの回転ファンブレード列に関する。
【０００２】
【従来の技術】航空機の推進に用いられるタイプのガス
タービンエンジンは、エンジン吸気ダクト内に引っ込
み、かつ、中心ハブから半径方向外側に突出するファン
ブレードの列からなるファンロータを含む。エンジン運
転時には、ハブおよびブレードは長手方向に延在する軸
を中心に回転して、ダクトを流れる空気の流れを圧縮す
る。十分に高い回転速度では、ファンブレードの半径方
向で最も外側の部分は、各ブレードのリーディングエッ
ジが空力衝撃を生成するよう超音速で作動する。これら
の空力衝撃は、空気の流れの方向に対して逆の前方方向
へ伝播し、吸気ダクトから抜け出す。
タービンエンジンは、エンジン吸気ダクト内に引っ込
み、かつ、中心ハブから半径方向外側に突出するファン
ブレードの列からなるファンロータを含む。エンジン運
転時には、ハブおよびブレードは長手方向に延在する軸
を中心に回転して、ダクトを流れる空気の流れを圧縮す
る。十分に高い回転速度では、ファンブレードの半径方
向で最も外側の部分は、各ブレードのリーディングエッ
ジが空力衝撃を生成するよう超音速で作動する。これら
の空力衝撃は、空気の流れの方向に対して逆の前方方向
へ伝播し、吸気ダクトから抜け出す。
【０００３】実際問題として、列内の各ブレードは、許
容できる製造および取り付けの公差によって、列内の他
のブレードとはわずかに異なる。これらのブレード間の
不均一性により、衝撃が不均一性に方向づけられ、異な
った速度で伝播する。その結果、衝撃は、吸気ダクト内
で相互に作用し、ロータ一回転につき一回繰り返す、複
雑な経時変化する空気圧パターンを生成する。この圧力
パターンの周波数スペクトルは、ファンロータ一回転に
つき一回の基本周波数を含み、同様に基本周波数の倍数
の高次の高調波を含む。圧力パターンに関連するノイズ
は、結合音ノイズ（combination tone noise）もしくは
複合純音ノイズ（multiple pure tone noise）として知
られ、それが吸気ダクトの境界を前方に越えて伝播する
場合、航空機のキャビン乗員にとって、また空港近くの
住民にとって不快となり得る。
容できる製造および取り付けの公差によって、列内の他
のブレードとはわずかに異なる。これらのブレード間の
不均一性により、衝撃が不均一性に方向づけられ、異な
った速度で伝播する。その結果、衝撃は、吸気ダクト内
で相互に作用し、ロータ一回転につき一回繰り返す、複
雑な経時変化する空気圧パターンを生成する。この圧力
パターンの周波数スペクトルは、ファンロータ一回転に
つき一回の基本周波数を含み、同様に基本周波数の倍数
の高次の高調波を含む。圧力パターンに関連するノイズ
は、結合音ノイズ（combination tone noise）もしくは
複合純音ノイズ（multiple pure tone noise）として知
られ、それが吸気ダクトの境界を前方に越えて伝播する
場合、航空機のキャビン乗員にとって、また空港近くの
住民にとって不快となり得る。
【０００４】現在のエンジンのファンは旧世代のエンジ
ンのファンよりも径が大きく、よってよりゆっくりとし
た回転速度で駆動するため、結合音ノイズはますます頻
繁に起こる問題となってきている。加えて、現代のエン
ジンは旧世代のエンジンよりも少ない数のファンブレー
ドを採用していることが多い。回転速度が遅くなること
とブレードの数が減ることとの両方の傾向により、結合
音ノイズの音響エネルギーが低い周波数で集まることに
なる。低い周波数の音響エネルギーは高い周波数の音響
エネルギーよりも減衰しにくいので、ガスタービン産業
における最近の傾向は、結合音ノイズの問題を悪化させ
る傾向がある。
ンのファンよりも径が大きく、よってよりゆっくりとし
た回転速度で駆動するため、結合音ノイズはますます頻
繁に起こる問題となってきている。加えて、現代のエン
ジンは旧世代のエンジンよりも少ない数のファンブレー
ドを採用していることが多い。回転速度が遅くなること
とブレードの数が減ることとの両方の傾向により、結合
音ノイズの音響エネルギーが低い周波数で集まることに
なる。低い周波数の音響エネルギーは高い周波数の音響
エネルギーよりも減衰しにくいので、ガスタービン産業
における最近の傾向は、結合音ノイズの問題を悪化させ
る傾向がある。
【０００５】結合音ノイズの問題を処理する考えられる
方法のひとつは、航空機の胴体に吸音減衰材料を用い
て、ノイズを乗員から遮蔽することである。しかしなが
ら、吸音減衰材料はコストを増大し、航空機を重くし、
航空機の設計時にその材料の必要性が考えられていない
場合には組み込みが困難となる。さらに、航空機におけ
る吸音減衰材料の使用は、地域社会の騒音問題を解決す
るものではない。
方法のひとつは、航空機の胴体に吸音減衰材料を用い
て、ノイズを乗員から遮蔽することである。しかしなが
ら、吸音減衰材料はコストを増大し、航空機を重くし、
航空機の設計時にその材料の必要性が考えられていない
場合には組み込みが困難となる。さらに、航空機におけ
る吸音減衰材料の使用は、地域社会の騒音問題を解決す
るものではない。
【０００６】結合音ノイズの問題を処理する考えられる
別の方法は、厳格な製造公差を課することによりブレー
ド間の不均一性の大きさを最小にすることである。しか
しながら、この方法は、ブレード製造の費用を増大させ
るため望ましくない。より厳しい公差の適用はまた、エ
ンジンの所有者が現存のブレードを改造するか、新しく
製造されたブレードに取り換えるかしない限りは、これ
らの公差の適用に先立って製造されたブレードからなる
現存のファンにより発せられる結合音ノイズを軽減する
ことはできない。新しいブレードに取り換える作業は、
費用がかかる作業であり、また現存のブレードがいずれ
にせよ機能している場合には、あえて実行するだけの必
然性を感じにくい作業である。過剰なブレード間の一致
は、ファンをフラッタの影響を受けやすく、潜在的な空
力弾性破壊の恐れにつながるため、より厳しい製造基準
を無条件に適用するのは望ましくない。
別の方法は、厳格な製造公差を課することによりブレー
ド間の不均一性の大きさを最小にすることである。しか
しながら、この方法は、ブレード製造の費用を増大させ
るため望ましくない。より厳しい公差の適用はまた、エ
ンジンの所有者が現存のブレードを改造するか、新しく
製造されたブレードに取り換えるかしない限りは、これ
らの公差の適用に先立って製造されたブレードからなる
現存のファンにより発せられる結合音ノイズを軽減する
ことはできない。新しいブレードに取り換える作業は、
費用がかかる作業であり、また現存のブレードがいずれ
にせよ機能している場合には、あえて実行するだけの必
然性を感じにくい作業である。過剰なブレード間の一致
は、ファンをフラッタの影響を受けやすく、潜在的な空
力弾性破壊の恐れにつながるため、より厳しい製造基準
を無条件に適用するのは望ましくない。
【０００７】ブレード間の不均一性を最小限とするの
は、あまり均一でないブレードの大きなセットからほぼ
均一なブレードのサブセットを注意深く選択することに
よって成し遂げられる。しかしながら、この方法は、サ
ブセットが選択されるもとのブレードの十分に大きな在
庫の存在に依存する。エンジン製造業者は、そのような
在庫ををあまり持っておらず、ロータ内の損傷を受けた
いくつかのブレードを取り換えざるをえないエンジンの
所有者も充分な在庫をほぼ確実に持っていない。そのよ
うな在庫があったとしても、ほぼ均一なブレードのサブ
セットを選択する必要があることから、組立て作業が遅
くなるうえ、新たに何らかの選択基準を設けない限り
は、上記で参照されたフラッタが生じるおそれがある。
は、あまり均一でないブレードの大きなセットからほぼ
均一なブレードのサブセットを注意深く選択することに
よって成し遂げられる。しかしながら、この方法は、サ
ブセットが選択されるもとのブレードの十分に大きな在
庫の存在に依存する。エンジン製造業者は、そのような
在庫ををあまり持っておらず、ロータ内の損傷を受けた
いくつかのブレードを取り換えざるをえないエンジンの
所有者も充分な在庫をほぼ確実に持っていない。そのよ
うな在庫があったとしても、ほぼ均一なブレードのサブ
セットを選択する必要があることから、組立て作業が遅
くなるうえ、新たに何らかの選択基準を設けない限り
は、上記で参照されたフラッタが生じるおそれがある。
【０００８】しがたって、結合音ノイズの問題を処理す
る現存の方法は不十分であり、結合音ノイズを軽減する
単純で効果的で経済的な方法が必要とされていることが
わかる。
る現存の方法は不十分であり、結合音ノイズを軽減する
単純で効果的で経済的な方法が必要とされていることが
わかる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、タービンエンジンのファンブレード列から発せ
られる結合音ノイズを軽減することであり、地域社会や
航空機のキャビン両方のノイズ問題を解決する方法を達
成することである。
目的は、タービンエンジンのファンブレード列から発せ
られる結合音ノイズを軽減することであり、地域社会や
航空機のキャビン両方のノイズ問題を解決する方法を達
成することである。
【００１０】本発明の別の目的は、エンジン製造の費用
を大幅に増大することなく、かつ、エンジン組立て作業
を複雑にすることなく、結合音ノイズを軽減することで
ある。
を大幅に増大することなく、かつ、エンジン組立て作業
を複雑にすることなく、結合音ノイズを軽減することで
ある。
【００１１】本発明の更に別の目的は、現存のタービン
エンジンのファンブレード列に容易にまた経済的に適用
可能な方法で結合音ノイズを軽減することである。
エンジンのファンブレード列に容易にまた経済的に適用
可能な方法で結合音ノイズを軽減することである。
【００１２】本発明の更なる目的は、ファンのフラッタ
のリスクをまねくことなく結合音ノイズを軽減すること
である。
のリスクをまねくことなく結合音ノイズを軽減すること
である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、結合音ノイズ
の周波数スペクトルがエンジンの吸気ダクト内で減衰す
る低次の減衰しやすい（高）調波を含み、同様にダクト
を越えて伝播する高次の減衰しにくい調波を含むという
ことと、結合音ノイズの十分な軽減が強制的に音響エネ
ルギーを減衰しにくい高調波から減衰しやすい高調波へ
移行させることにより成し遂げられるという認識に部分
的に基づいている。本発明は、さらに、物理的不均一性
を持つファンブレード群は、前述した結合音ノイズの高
調波の間で音響エネルギーの割当てを効果的にするよう
にハブ内に配列される。
の周波数スペクトルがエンジンの吸気ダクト内で減衰す
る低次の減衰しやすい（高）調波を含み、同様にダクト
を越えて伝播する高次の減衰しにくい調波を含むという
ことと、結合音ノイズの十分な軽減が強制的に音響エネ
ルギーを減衰しにくい高調波から減衰しやすい高調波へ
移行させることにより成し遂げられるという認識に部分
的に基づいている。本発明は、さらに、物理的不均一性
を持つファンブレード群は、前述した結合音ノイズの高
調波の間で音響エネルギーの割当てを効果的にするよう
にハブ内に配列される。
【００１４】本発明によれば、ブレード間の物理的不均
一性を持つファンブレード群は、不均一な円周スペクト
ルが結合音ノイズの周波数スペクトルの最も高次の減衰
しやすい高調波以下の次数の円周高調波によって多くを
占められるよう配列される。
一性を持つファンブレード群は、不均一な円周スペクト
ルが結合音ノイズの周波数スペクトルの最も高次の減衰
しやすい高調波以下の次数の円周高調波によって多くを
占められるよう配列される。
【００１５】本発明の一実施例では、物理的不均一性と
してブレードのリーディングエッジのピッチ角を選択し
ており、このエッジから生成されるノイズの円周スペク
トルは、２以下の次数の円周（高）調波によって多くを
占められる。なお、便宜上、本明細書及び各請求項にお
いて、基本周波数の調波を１次の高調波として、この基
本周波数の調波をも含めて高調波として記載する。
してブレードのリーディングエッジのピッチ角を選択し
ており、このエッジから生成されるノイズの円周スペク
トルは、２以下の次数の円周（高）調波によって多くを
占められる。なお、便宜上、本明細書及び各請求項にお
いて、基本周波数の調波を１次の高調波として、この基
本周波数の調波をも含めて高調波として記載する。
【００１６】本発明の別の実施例では、望ましくない高
次の円周高調波の振幅の重みづけされた合計が特定のし
きい値以下となるようにブレードが配列を行うことで、
望ましい低次の円周高調波が、ノイズのスペクトル成分
の多くを占めるようにされている。
次の円周高調波の振幅の重みづけされた合計が特定のし
きい値以下となるようにブレードが配列を行うことで、
望ましい低次の円周高調波が、ノイズのスペクトル成分
の多くを占めるようにされている。
【００１７】本発明は、その音源で結合音ノイズを解消
し、よって地域社会の騒音問題や航空機内のキャビンの
騒音問題両方を処理することができるので有効である。
本発明は、厳しい製造公差によるのではなくブレードの
賢明な配列によるものであるため、コスト的に有効で、
新たに組立てられたブレード列と同様、現存のブレード
列にも適用可能である。さらに、本発明は不均一性を最
小にするよう試みるのではなく物理的不均一の円周スペ
クトルを操作するので、ファンのフラッタという付随す
るリスクがほとんどない。
し、よって地域社会の騒音問題や航空機内のキャビンの
騒音問題両方を処理することができるので有効である。
本発明は、厳しい製造公差によるのではなくブレードの
賢明な配列によるものであるため、コスト的に有効で、
新たに組立てられたブレード列と同様、現存のブレード
列にも適用可能である。さらに、本発明は不均一性を最
小にするよう試みるのではなく物理的不均一の円周スペ
クトルを操作するので、ファンのフラッタという付随す
るリスクがほとんどない。
【００１８】本発明の前述の特徴および利点および動作
は、次の本発明を実行するための最良の態様の記述およ
び添付の図面に照らしてさらに明確とされる。
は、次の本発明を実行するための最良の態様の記述およ
び添付の図面に照らしてさらに明確とされる。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１および２を参照すると、航空
機用ガスタービンエンジン３０は、長手方向に延在する
軸３４を中心に回転可能なファンロータ３２を含む。フ
ァンロータは、符号Ｂ1〜Ｂ22でそれぞれ指定された２
２個のブレード３８の個体群からなるファンブレード列
３６を含む。ブレードはそれぞれ、リーディングエッジ
４０とトレーリングエッジ４２とを有し、ロータハブ４
８内にあり１から２２まで番号付けされた２２個の保持
スロット４６のうちのいずれかひとつに固定されてい
る。ファンロータは直径Ｄを有し、これはあるブレード
の先端からその正反対のブレードの先端までの距離に相
当するものである。
機用ガスタービンエンジン３０は、長手方向に延在する
軸３４を中心に回転可能なファンロータ３２を含む。フ
ァンロータは、符号Ｂ1〜Ｂ22でそれぞれ指定された２
２個のブレード３８の個体群からなるファンブレード列
３６を含む。ブレードはそれぞれ、リーディングエッジ
４０とトレーリングエッジ４２とを有し、ロータハブ４
８内にあり１から２２まで番号付けされた２２個の保持
スロット４６のうちのいずれかひとつに固定されてい
る。ファンロータは直径Ｄを有し、これはあるブレード
の先端からその正反対のブレードの先端までの距離に相
当するものである。
【００２０】エンジンは、空気力学的に流線型のナセル
５２に収容されている。ナセル５２の前方部分は、その
最前部にリップ５６を有する入口部５４となっている。
入口部は、吸気ダクト５８を画定しており、エンジン
は、ファンブレード列のリーディングエッジが長手方向
に距離ｄ分ダクト内側に引っ込むようにナセル内に位置
決めされる。距離ｄは、リップから列のリーディングエ
ッジまでの距離である。
５２に収容されている。ナセル５２の前方部分は、その
最前部にリップ５６を有する入口部５４となっている。
入口部は、吸気ダクト５８を画定しており、エンジン
は、ファンブレード列のリーディングエッジが長手方向
に距離ｄ分ダクト内側に引っ込むようにナセル内に位置
決めされる。距離ｄは、リップから列のリーディングエ
ッジまでの距離である。
【００２１】エンジン運転中、ファンロータは方向Ｒに
速度Ｎで軸を中心として回転する。速度Ｎはエンジンに
要求される出力にしたがって変化する。ファンロータの
回転とエンジンの前方への速度によって周囲の空気６２
が吸気ダクトへ入り込み、ファンブレード列を通り抜け
る。ファンブレード列は、エンジンの他の部品に使用で
きるよう空気を圧縮する。ファンブレード列の直前にお
いて、空気は、長手方向のマッハ数成分Ｍｘを有し、音
波または圧力波を音速ｃで伝播できる。十分に速い回転
速度では、ファンブレードの半径方向に最も外側の部分
は超音速で動き、各ブレードのリーディングエッジは空
力衝撃を発生する。
速度Ｎで軸を中心として回転する。速度Ｎはエンジンに
要求される出力にしたがって変化する。ファンロータの
回転とエンジンの前方への速度によって周囲の空気６２
が吸気ダクトへ入り込み、ファンブレード列を通り抜け
る。ファンブレード列は、エンジンの他の部品に使用で
きるよう空気を圧縮する。ファンブレード列の直前にお
いて、空気は、長手方向のマッハ数成分Ｍｘを有し、音
波または圧力波を音速ｃで伝播できる。十分に速い回転
速度では、ファンブレードの半径方向に最も外側の部分
は超音速で動き、各ブレードのリーディングエッジは空
力衝撃を発生する。
【００２２】図３Ａ〜３Ｃを参照すると、ハブ内に取り
付けられたブレードは理想的には他の全てのブレードと
同一である。すなわち、形状、位置、向きなどブレード
３８の物理的特徴に差異はない。そのような差異があれ
ば、ブレードの先端付近から生じる衝撃６６の均一性に
影響を及ぼす。全てのブレードが等しく物理的特徴に差
異がないことにより、衝撃６６は均一に方向づけられ
る。さらに、その衝撃は均一な強さであり、よって同一
速度で伝播する。したがって、伝播衝撃がその位置に達
すると、図３Ｂに示されるような経時変化する圧力また
はノイズ信号はブレード列の前方にいるオブザーバによ
って認識される。図３Ｃのスペクトル図に示されるよう
に、ノイズ信号の周波数スペクトルは、ブレード通過周
波数ＢＰＦ（即ち、ファンブレードが任意の角度基準点
を通過する速度）と等しい基本周波数と、ブレード通過
周波数のより高次の（整数倍の）高調波とを含む。
付けられたブレードは理想的には他の全てのブレードと
同一である。すなわち、形状、位置、向きなどブレード
３８の物理的特徴に差異はない。そのような差異があれ
ば、ブレードの先端付近から生じる衝撃６６の均一性に
影響を及ぼす。全てのブレードが等しく物理的特徴に差
異がないことにより、衝撃６６は均一に方向づけられ
る。さらに、その衝撃は均一な強さであり、よって同一
速度で伝播する。したがって、伝播衝撃がその位置に達
すると、図３Ｂに示されるような経時変化する圧力また
はノイズ信号はブレード列の前方にいるオブザーバによ
って認識される。図３Ｃのスペクトル図に示されるよう
に、ノイズ信号の周波数スペクトルは、ブレード通過周
波数ＢＰＦ（即ち、ファンブレードが任意の角度基準点
を通過する速度）と等しい基本周波数と、ブレード通過
周波数のより高次の（整数倍の）高調波とを含む。
【００２３】実際には、上述した理想的なブレード列は
達成不可能である。ブレードの製造や取り付けにおける
公差によって、各ブレードは他のブレードとは若干異な
ってしまう。たとえば、図４Ａは、ブレード間に複数の
物理的な不均一性を有するブレード列を図示している。
これら不均一性は図面では誇張されており、これには、
ブレードのリーディングエッジの位置Δｘ、ブレード角
度のずれΔθ（図２により鮮明に示されている）、リー
ディングエッジ食い違い角λによって定められるブレー
ドの方向またはピッチ角における差異などが含まれる。
本発明の状況では、また図５に図示されるように、リー
ディングエッジ食い違い角は、エンジン軸３４に垂直な
線６８と、凸状に湾曲したブレードの表面７６上の２点
７２，７４を通る第２の線７０とがなす鋭角である。点
７２，７４はそれぞれ、リーディングエッジ４０とトレ
ーリングエッジ４２との間の凸状の表面７６に沿った距
離の５％と３０％のところにある。
達成不可能である。ブレードの製造や取り付けにおける
公差によって、各ブレードは他のブレードとは若干異な
ってしまう。たとえば、図４Ａは、ブレード間に複数の
物理的な不均一性を有するブレード列を図示している。
これら不均一性は図面では誇張されており、これには、
ブレードのリーディングエッジの位置Δｘ、ブレード角
度のずれΔθ（図２により鮮明に示されている）、リー
ディングエッジ食い違い角λによって定められるブレー
ドの方向またはピッチ角における差異などが含まれる。
本発明の状況では、また図５に図示されるように、リー
ディングエッジ食い違い角は、エンジン軸３４に垂直な
線６８と、凸状に湾曲したブレードの表面７６上の２点
７２，７４を通る第２の線７０とがなす鋭角である。点
７２，７４はそれぞれ、リーディングエッジ４０とトレ
ーリングエッジ４２との間の凸状の表面７６に沿った距
離の５％と３０％のところにある。
【００２４】前記の物理的不均一性により、ブレードの
リーディングエッジによって生成された衝撃６６は、不
均一に方向づけられ、異なった強さであり、よって異な
った速度で伝播する。結果として、いくらかの衝撃は吸
気ダクト内で前方に伝播するので他の衝撃に追いつく。
衝撃同士の相互作用により、図４Ｂに示される信号な
ど、ロータ１回転ごとに繰り返す、複雑な経時変化する
圧力またはノイズ信号を生成する。ノイズ信号の周波数
スペクトルは図４Ｃに示され、図中１Ｅで示されるロー
タ１回転周期（すなわち、３６０°周期）の基本周波数
を含む。このスペクトルもまた、ブレード通過周波数
（１回転につき２２回）やその倍数を含む基本周波数の
倍数すなわちより高次の高調波（たとえば、１回転ごと
に２回すなわち２Ｅ、１回転ごとに３回すなわち３Ｅな
ど）を含む。１回転ごと１回の基本周波数およびそのよ
り高次の高調波を持つノイズは、結合音ノイズもしくは
複合純音ノイズと呼ばれ（口語では時に「バズソウ」ノ
イズと呼ばれる）、オブザーバにとって非常に不快なも
のとなり得る。上記以外の物理的不均一性もまた結合音
ノイズの一因となり得、また別のタイプの不均一性も一
様ではないが結合音ノイズの生成の一因となるであろ
う。
リーディングエッジによって生成された衝撃６６は、不
均一に方向づけられ、異なった強さであり、よって異な
った速度で伝播する。結果として、いくらかの衝撃は吸
気ダクト内で前方に伝播するので他の衝撃に追いつく。
衝撃同士の相互作用により、図４Ｂに示される信号な
ど、ロータ１回転ごとに繰り返す、複雑な経時変化する
圧力またはノイズ信号を生成する。ノイズ信号の周波数
スペクトルは図４Ｃに示され、図中１Ｅで示されるロー
タ１回転周期（すなわち、３６０°周期）の基本周波数
を含む。このスペクトルもまた、ブレード通過周波数
（１回転につき２２回）やその倍数を含む基本周波数の
倍数すなわちより高次の高調波（たとえば、１回転ごと
に２回すなわち２Ｅ、１回転ごとに３回すなわち３Ｅな
ど）を含む。１回転ごと１回の基本周波数およびそのよ
り高次の高調波を持つノイズは、結合音ノイズもしくは
複合純音ノイズと呼ばれ（口語では時に「バズソウ」ノ
イズと呼ばれる）、オブザーバにとって非常に不快なも
のとなり得る。上記以外の物理的不均一性もまた結合音
ノイズの一因となり得、また別のタイプの不均一性も一
様ではないが結合音ノイズの生成の一因となるであろ
う。
【００２５】図４Ｃに示された高調波は、減衰しやすい
ものと減衰しにくいものとに分類される。その音響エネ
ルギーの振幅が音源から予め定義された距離内、この場
合はファンブレード列のリーディングエッジから入口部
のリップ５６までの距離ｄ内、で所定の振幅以下にまで
減衰する場合、その高調波は減衰しやすいものである。
所定の振幅は高調波ごとに特有のものであり、オブザー
バにとって音響的に不快でない振幅である。全体とし
て、減衰しやすい高調波は、周波数スペクトルの最下部
に位置する連続した一団の高調波である。減衰しやすい
高調波は、少なくとも第１すなわち基本調波を含み、第
１高調波より高い高調波を含んでもよい。最も高い次数
の減衰しやすい高調波は、臨界高調波あるいは臨界周波
数と呼ばれる。臨界高調波の次数よりも高い次数の高調
波は、減衰しにくい高調波である。減衰しにくい高調波
は減衰しやすい高調波と違い長距離の伝播が可能であ
る。
ものと減衰しにくいものとに分類される。その音響エネ
ルギーの振幅が音源から予め定義された距離内、この場
合はファンブレード列のリーディングエッジから入口部
のリップ５６までの距離ｄ内、で所定の振幅以下にまで
減衰する場合、その高調波は減衰しやすいものである。
所定の振幅は高調波ごとに特有のものであり、オブザー
バにとって音響的に不快でない振幅である。全体とし
て、減衰しやすい高調波は、周波数スペクトルの最下部
に位置する連続した一団の高調波である。減衰しやすい
高調波は、少なくとも第１すなわち基本調波を含み、第
１高調波より高い高調波を含んでもよい。最も高い次数
の減衰しやすい高調波は、臨界高調波あるいは臨界周波
数と呼ばれる。臨界高調波の次数よりも高い次数の高調
波は、減衰しにくい高調波である。減衰しにくい高調波
は減衰しやすい高調波と違い長距離の伝播が可能であ
る。
【００２６】上記考察によれば、そのノイズ周波数スペ
クトルの音響エネルギーの一部が減衰しにくい高調波か
ら出されて、減衰しやすい高調波の中へ入れられれば、
結合音ノイズは著しく緩和される。本発明は、結合音ノ
イズの原因であるブレード間の物理的不均一性を少なく
ともひとつは持つファンブレード列であって、そのブレ
ードは上述した結合音ノイズ高調波の音響エネルギーの
分配を効果的に行えるように配列されている。特に、物
理的不均一の空間的または円周のスペクトルが結合音ノ
イズスペクトルの臨界高調波以下の次数を有する円周高
調波で多くを占められるようブレードは配列される。エ
ンジンナセル内に引っ込んだファンブレードの配列によ
って生成された結合音ノイズの場合、臨界高調波の次数
は、容易に決定可能な物理的パラメーターから予想でき
る。
クトルの音響エネルギーの一部が減衰しにくい高調波か
ら出されて、減衰しやすい高調波の中へ入れられれば、
結合音ノイズは著しく緩和される。本発明は、結合音ノ
イズの原因であるブレード間の物理的不均一性を少なく
ともひとつは持つファンブレード列であって、そのブレ
ードは上述した結合音ノイズ高調波の音響エネルギーの
分配を効果的に行えるように配列されている。特に、物
理的不均一の空間的または円周のスペクトルが結合音ノ
イズスペクトルの臨界高調波以下の次数を有する円周高
調波で多くを占められるようブレードは配列される。エ
ンジンナセル内に引っ込んだファンブレードの配列によ
って生成された結合音ノイズの場合、臨界高調波の次数
は、容易に決定可能な物理的パラメーターから予想でき
る。
【００２７】これらの原理を発明の譲受人により製造さ
れるガスタービンエンジンへ適用することが今行われて
いる。図２に概要が示されているように、エンジンは、
２２個のブレードを持つファンローターを有する。食い
違い角λで示されるようなピッチアングルの違いは、こ
の特別なエンジンによって発せられる結合音ノイズの主
な原因とされてきた。よって食い違い角は次の実証を行
う上で考慮に入れられる唯一の物理的不均一性である。
れるガスタービンエンジンへ適用することが今行われて
いる。図２に概要が示されているように、エンジンは、
２２個のブレードを持つファンローターを有する。食い
違い角λで示されるようなピッチアングルの違いは、こ
の特別なエンジンによって発せられる結合音ノイズの主
な原因とされてきた。よって食い違い角は次の実証を行
う上で考慮に入れられる唯一の物理的不均一性である。
【００２８】臨界高調波の次数ｎは、Ｊ．Ｍ．タイラ
ー、Ｔ．Ｇ．ソフリン、Ｊ．Ｃ．マッキャンによるスピ
ニングモード理論から推論できる関係によって決定され
る。その理論は彼らの論文（「軸流コンプレッサのノイ
ズの研究」タイラーおよびソフリン著、Ｓ．Ａ．Ｅの会
報、１９６２年第７０巻３０９〜３３２頁、および「コ
ンプレッサーノイズ削減に関するプラットとホイットニ
ーの体験」ソフリンおよびマッキャン著、１９６６年１
１月２日から５日に行われたカリフォルニアロサンゼル
スにおけるアメリカの音響協会第７２回会議の際の発
表）に記録されている。タイラーとソフリンの論文に説
明されているように、ＭｍおよびＭｍ*はスピニングモ
ードチップマッハ数で、またスピニングモードが減衰か
ら伝播へ移行するマッハ数でもある。空気が流れている
ダクトの場合（ソフリンとマッキャンの論文で論じられ
た）減衰と伝播との移行は次の比が１．０：
ー、Ｔ．Ｇ．ソフリン、Ｊ．Ｃ．マッキャンによるスピ
ニングモード理論から推論できる関係によって決定され
る。その理論は彼らの論文（「軸流コンプレッサのノイ
ズの研究」タイラーおよびソフリン著、Ｓ．Ａ．Ｅの会
報、１９６２年第７０巻３０９〜３３２頁、および「コ
ンプレッサーノイズ削減に関するプラットとホイットニ
ーの体験」ソフリンおよびマッキャン著、１９６６年１
１月２日から５日に行われたカリフォルニアロサンゼル
スにおけるアメリカの音響協会第７２回会議の際の発
表）に記録されている。タイラーとソフリンの論文に説
明されているように、ＭｍおよびＭｍ*はスピニングモ
ードチップマッハ数で、またスピニングモードが減衰か
ら伝播へ移行するマッハ数でもある。空気が流れている
ダクトの場合（ソフリンとマッキャンの論文で論じられ
た）減衰と伝播との移行は次の比が１．０：
【００２９】
【数３】Ｍm*／｛Ｍm*（１．０−Ｍx 2）0・5｝ 以下のときに起こる。上記式において、Ｍｘはファンブ
レード列のリーディングエッジ直前のマッハ数の長手方
向成分である。
レード列のリーディングエッジ直前のマッハ数の長手方
向成分である。
【００３０】タイラーとソフリンの論文の表２はまた、
Ｍｍ*とスピニングローブの量ｍとの関係をいくつかの
ハブと先端との比σについて説明している。円形のダク
トではσ＝０であり、表２の関係は、
Ｍｍ*とスピニングローブの量ｍとの関係をいくつかの
ハブと先端との比σについて説明している。円形のダク
トではσ＝０であり、表２の関係は、
【００３１】
【数４】Ｍm*＝１．０＋０．８１ｍ-0・665 で概算できる。
【００３２】スピニングモードチップマッハ数Ｍｍは、
πＤＮ／７２０ｃであり、Ｄはインチで表わされるロー
ターの直径（図２）で、Ｎはローターの角速度で回転数
／分で表わされ、Ｎにおいて結合音ノイズが最大限に抑
制されることが望まれる。Ｃはファンブレード列のリー
デイングエッジ直前の局部的音速で、フィート/秒で表
わされる。前記のことと併せてｎで示される臨界高調波
の次数は、次式
πＤＮ／７２０ｃであり、Ｄはインチで表わされるロー
ターの直径（図２）で、Ｎはローターの角速度で回転数
／分で表わされ、Ｎにおいて結合音ノイズが最大限に抑
制されることが望まれる。Ｃはファンブレード列のリー
デイングエッジ直前の局部的音速で、フィート/秒で表
わされる。前記のことと併せてｎで示される臨界高調波
の次数は、次式
【００３３】
【数５】ｎ≦（0.81／｛［πＤＮ／７２０ｃ（１−
Ｍx 2）0・5］−１｝）1・504 でで表される。
Ｍx 2）0・5］−１｝）1・504 でで表される。
【００３４】対象のエンジンについては、Ｄは１１２イ
ンチであり、Ｎは２５００回転/分に等しい。対象の動
作環境では、ｃは１１１７フィート／秒に等しく、Ｍｘ
は０．５に等しい。これらの値を用いると、上記の関係
は値５．４３を生じる。ｎが臨界高調波の次数であり、
よって整数であるため、ｎは上記関係から決定される値
以下の最大整数の５となる。結合音ノイズ周波数スペク
トルについて、臨界周波数は、第５高調波すなわち１回
転につき５回つまり３６０°につき５回の周波数に相当
する。したがって、第５高調波以下の次数の高調波（す
なわち、第１〜第４高調波）は減衰しやすい高調波であ
り、吸気ダクト内、すなわち、ファンブレード列のリー
ディングエッジから入口部のリップ５６までの距離ｄ
（図１）内で不快とならない 振幅に減衰する。第６以
上の高調波は、減衰しずらい高調波である。
ンチであり、Ｎは２５００回転/分に等しい。対象の動
作環境では、ｃは１１１７フィート／秒に等しく、Ｍｘ
は０．５に等しい。これらの値を用いると、上記の関係
は値５．４３を生じる。ｎが臨界高調波の次数であり、
よって整数であるため、ｎは上記関係から決定される値
以下の最大整数の５となる。結合音ノイズ周波数スペク
トルについて、臨界周波数は、第５高調波すなわち１回
転につき５回つまり３６０°につき５回の周波数に相当
する。したがって、第５高調波以下の次数の高調波（す
なわち、第１〜第４高調波）は減衰しやすい高調波であ
り、吸気ダクト内、すなわち、ファンブレード列のリー
ディングエッジから入口部のリップ５６までの距離ｄ
（図１）内で不快とならない 振幅に減衰する。第６以
上の高調波は、減衰しずらい高調波である。
【００３５】図６の表を参照すると、２２個のファンブ
レードの群は、それぞれ、符号Ｂ１〜Ｂ２２で示され、
示された食い違い角を有し、図１および２のハブ４８内
に配列される。食い違い角はブレードの実際の群に相当
し、エンジンのために製造された代表的なブレードであ
る。ブレードがハブ内に配列されると、ブレードは全体
で、食い違い角の空間分布、特に円周分布を示し、この
円周分布は関連した空間もしくは円周スペクトルを有す
る。本発明によれば、ブレードは、食い違い角の分布の
円周スペクトルがｍよりも小さい次数の望ましい円周高
調波で多くを占められるように配列される。ここでｍ
は、結合音ノイズの周波数スペクトルの臨界高調波であ
るｎ以下の整数である。原理では、ｍはｎと同じ大きさ
になり得る。しかしながら、ノイズ周波数スペクトルの
高い次数の減衰しやすい高調波はそれらのより低次の相
対物よりも減衰しやすさが減ることは知られている。し
たがって、実際には、ｎよりも小さなｍの値を選択する
ことが一般的である。特定のエンジンのために、ｍには
２が選択され、よってブレードは 不均一性（食い違い
角）の円周スペクトルが２以下の次数の円周高調波で多
くが占められるように、ハブ内に配列される。複数の不
均一性が考えられる一般的なケースでは、ｍの値は不均
一性それぞれに特定なものとなり得る。
レードの群は、それぞれ、符号Ｂ１〜Ｂ２２で示され、
示された食い違い角を有し、図１および２のハブ４８内
に配列される。食い違い角はブレードの実際の群に相当
し、エンジンのために製造された代表的なブレードであ
る。ブレードがハブ内に配列されると、ブレードは全体
で、食い違い角の空間分布、特に円周分布を示し、この
円周分布は関連した空間もしくは円周スペクトルを有す
る。本発明によれば、ブレードは、食い違い角の分布の
円周スペクトルがｍよりも小さい次数の望ましい円周高
調波で多くを占められるように配列される。ここでｍ
は、結合音ノイズの周波数スペクトルの臨界高調波であ
るｎ以下の整数である。原理では、ｍはｎと同じ大きさ
になり得る。しかしながら、ノイズ周波数スペクトルの
高い次数の減衰しやすい高調波はそれらのより低次の相
対物よりも減衰しやすさが減ることは知られている。し
たがって、実際には、ｎよりも小さなｍの値を選択する
ことが一般的である。特定のエンジンのために、ｍには
２が選択され、よってブレードは 不均一性（食い違い
角）の円周スペクトルが２以下の次数の円周高調波で多
くが占められるように、ハブ内に配列される。複数の不
均一性が考えられる一般的なケースでは、ｍの値は不均
一性それぞれに特定なものとなり得る。
【００３６】上述した条件（食い違い角分布の円周スペ
クトルが２以下の次数の望ましい円周高調波で多くを占
められる）を満たすブレードの配列は、図６の「ノイズ
削減のためのブレード位置」と付けられた欄に示されて
いる。たとえば、ブレードＢ1は保持スロット４番に割
り当てられ、ブレードＢ2はスロット３番に割り当てら
れ、以下同様に割り当てられる。ブレードを配列し終え
た状態は図２に図示されている。図７は、これに対応し
た円周位置での食い違い角の分布を示し、図８は、図７
の食い違い角の分布の円周スペクトルを示す。特に、図
８は、次式の係数Ａｋ（Ａ≠０）を示す。
クトルが２以下の次数の望ましい円周高調波で多くを占
められる）を満たすブレードの配列は、図６の「ノイズ
削減のためのブレード位置」と付けられた欄に示されて
いる。たとえば、ブレードＢ1は保持スロット４番に割
り当てられ、ブレードＢ2はスロット３番に割り当てら
れ、以下同様に割り当てられる。ブレードを配列し終え
た状態は図２に図示されている。図７は、これに対応し
た円周位置での食い違い角の分布を示し、図８は、図７
の食い違い角の分布の円周スペクトルを示す。特に、図
８は、次式の係数Ａｋ（Ａ≠０）を示す。
【００３７】
【数６】λ＝Ａ0＋Ａ1ｓｉｎ（θ＋φ1）＋Ａ2ｓｉｎ
（θ＋φ2）＋…＋Ａ11ｓｉｎ（θ＋φ11） 上記式において、θは列内の各ブレードの角度位置であ
り、φ は、高調波特定の位相角である。
（θ＋φ2）＋…＋Ａ11ｓｉｎ（θ＋φ11） 上記式において、θは列内の各ブレードの角度位置であ
り、φ は、高調波特定の位相角である。
【００３８】なお、１１より大きい次数の高調波は示さ
れていない。何故なら、平均的には、２つのブレードが
食い違い角のバリエーションのサイクルを画定すること
から、２２枚のブレードから画定されるバリエーション
サイクルは、１１を超えることはないからである。
れていない。何故なら、平均的には、２つのブレードが
食い違い角のバリエーションのサイクルを画定すること
から、２２枚のブレードから画定されるバリエーション
サイクルは、１１を超えることはないからである。
【００３９】図９は、図７、８に対応した結合音ノイズ
（音圧）スペクトルを示す。
（音圧）スペクトルを示す。
【００４０】図８を精査すると、望ましい（第１および
第２）高調波の振幅の合計（約０．３２）は、望ましく
ない（第３〜第１１）高調波の振幅の合計（約０．２
９）を超えていることが明瞭に示される。
第２）高調波の振幅の合計（約０．３２）は、望ましく
ない（第３〜第１１）高調波の振幅の合計（約０．２
９）を超えていることが明瞭に示される。
【００４１】さらに、望ましい高調波の振幅の合計は、
望ましくない高調波のうち最大振幅をとる高調波（すな
わち、第４高調波の振幅０．０６）の少なくとも３倍で
ある。
望ましくない高調波のうち最大振幅をとる高調波（すな
わち、第４高調波の振幅０．０６）の少なくとも３倍で
ある。
【００４２】結合音ノイズの軽減においては、円周スペ
クトルで２以下の次数の高調波がより優位を占めること
が要求され、この結果は、その要求を満たしている。特
にこの例では、第２高調波が最も影響の大きい（即ち一
番重要な）高調波となっており、したがって食い違い角
の分布（図７）は３６０°あたり２周期となっている。
一般的に、その次数ｋの円周高調波が多くを占める不均
一な配列は、３６０°あたりｋ周期となる（ただし、３
６０°あたりｋ周期を示す全ての配列において、次数ｋ
の円周高調波が多くなるとは限らない）。
クトルで２以下の次数の高調波がより優位を占めること
が要求され、この結果は、その要求を満たしている。特
にこの例では、第２高調波が最も影響の大きい（即ち一
番重要な）高調波となっており、したがって食い違い角
の分布（図７）は３６０°あたり２周期となっている。
一般的に、その次数ｋの円周高調波が多くを占める不均
一な配列は、３６０°あたりｋ周期となる（ただし、３
６０°あたりｋ周期を示す全ての配列において、次数ｋ
の円周高調波が多くなるとは限らない）。
【００４３】上述したブレードの配列の結合音ノイズ削
減における効果は、図７〜９と図１０〜１２とを比較す
ることで実証される。図１０〜１２は、図６に示された
ものと同様のブレード群であるが図６の最後の欄に示さ
れたように結合音ノイズ削減を考慮せずに配列されたブ
レードを用いるロータの、食い違い角の分布、円周スペ
クトルおよび結合音ノイズ（音圧）スペクトルを示す。
図１０の食い違い角の分布は、図７のものとは異なり、
識別可能な周期性を示していない。また図１１の円周ス
ペクトルでは、望ましい（第２以下の）高調波成分が多
くなってはいない。一方、図８では、望ましい高調波成
分が明らかに多くなっている。
減における効果は、図７〜９と図１０〜１２とを比較す
ることで実証される。図１０〜１２は、図６に示された
ものと同様のブレード群であるが図６の最後の欄に示さ
れたように結合音ノイズ削減を考慮せずに配列されたブ
レードを用いるロータの、食い違い角の分布、円周スペ
クトルおよび結合音ノイズ（音圧）スペクトルを示す。
図１０の食い違い角の分布は、図７のものとは異なり、
識別可能な周期性を示していない。また図１１の円周ス
ペクトルでは、望ましい（第２以下の）高調波成分が多
くなってはいない。一方、図８では、望ましい高調波成
分が明らかに多くなっている。
【００４４】望ましい高調波の振幅の合計（０．１３）
は、望ましくない高調波の振幅（０．７１）の合計の数
分の一にすぎず、望ましい高調波の振幅の合計は、望ま
しくない高調波の最大振幅（すなわち、第３高調波の振
幅０．１２）と実質的に等しいにすぎない。結合音ノイ
ズに対する効果は、図９及び１２のノイズスペクトルを
比較することで明確にわかる（比較を容易にするため、
スペクトルは従来技術のブレード配列、特に図６の最後
の欄のブレード配列で観測される最大音圧に対し正規化
される）。これらのスペクトルは、本発明によって前述
されたように配列されたブレードでは、かなりの量の音
響エネルギーが、次数が高く減衰しにくいノイズ高調波
から、より低次の、減衰しやすい（高）調波へとかわっ
ていることを示す。エネルギーは、次数の低い減衰しや
すい高調波へと配分されている。減衰しやすい高調波
は、ダクトの外側に伝播するのではなく吸気ダクト内で
減衰するので、図９には示されず、また、ダクトの外側
にいるオブザーバによって認識されることもない。
は、望ましくない高調波の振幅（０．７１）の合計の数
分の一にすぎず、望ましい高調波の振幅の合計は、望ま
しくない高調波の最大振幅（すなわち、第３高調波の振
幅０．１２）と実質的に等しいにすぎない。結合音ノイ
ズに対する効果は、図９及び１２のノイズスペクトルを
比較することで明確にわかる（比較を容易にするため、
スペクトルは従来技術のブレード配列、特に図６の最後
の欄のブレード配列で観測される最大音圧に対し正規化
される）。これらのスペクトルは、本発明によって前述
されたように配列されたブレードでは、かなりの量の音
響エネルギーが、次数が高く減衰しにくいノイズ高調波
から、より低次の、減衰しやすい（高）調波へとかわっ
ていることを示す。エネルギーは、次数の低い減衰しや
すい高調波へと配分されている。減衰しやすい高調波
は、ダクトの外側に伝播するのではなく吸気ダクト内で
減衰するので、図９には示されず、また、ダクトの外側
にいるオブザーバによって認識されることもない。
【００４５】円周スペクトルが、望ましい円周高調波
（すなわち、ｍ以下の次数の高調波）で多くを占められ
ているか否かを知る方法は、３６０°ごとに周期ｋの食
い違い角の分布（もしくは他の不均一分布）で、周期ｋ
の円周高調波が多くなっているかという、前述した観測
を行うことである。たとえば、望ましい高調波のうち最
高次数の高調波ｍに３が選択された場合、ブレードは、
食い違い角が３６０°ごとに約３回の周期性を示すよ
う、即ち周期が３となるように列内に配列されるべきで
ある。周期を３とすることは、第３円周高調波が多くな
ることを示唆するに過ぎず、このことを保証するもので
はない。従って、食い違い角の分布のスペクトル分析に
よって、望ましくない高調波の下位性（サブオーディナ
ンス）、即ち望ましくない高調波が少なくなっているこ
とを立証することが望ましい。周知のように、角度位置
に関して、食い違い角が滑らかに、かつ急激でないよう
に変化する場合に、第３調波が優勢となってこの第３調
波成分が多くなる可能性が高くなる。さらに解説する
と、食い違い角λが角度位置θの連続関数として表され
る場合、導関数ｄNλ／ｄθNは、非連続にはならなず、
即ち、角度位置に関して急激には変化しないようになっ
ている。
（すなわち、ｍ以下の次数の高調波）で多くを占められ
ているか否かを知る方法は、３６０°ごとに周期ｋの食
い違い角の分布（もしくは他の不均一分布）で、周期ｋ
の円周高調波が多くなっているかという、前述した観測
を行うことである。たとえば、望ましい高調波のうち最
高次数の高調波ｍに３が選択された場合、ブレードは、
食い違い角が３６０°ごとに約３回の周期性を示すよ
う、即ち周期が３となるように列内に配列されるべきで
ある。周期を３とすることは、第３円周高調波が多くな
ることを示唆するに過ぎず、このことを保証するもので
はない。従って、食い違い角の分布のスペクトル分析に
よって、望ましくない高調波の下位性（サブオーディナ
ンス）、即ち望ましくない高調波が少なくなっているこ
とを立証することが望ましい。周知のように、角度位置
に関して、食い違い角が滑らかに、かつ急激でないよう
に変化する場合に、第３調波が優勢となってこの第３調
波成分が多くなる可能性が高くなる。さらに解説する
と、食い違い角λが角度位置θの連続関数として表され
る場合、導関数ｄNλ／ｄθNは、非連続にはならなず、
即ち、角度位置に関して急激には変化しないようになっ
ている。
【００４６】円周スペクトルが望ましい円周高調波で多
くを占められることを確実とする最も信頼できる方法
は、望ましくない円周高調波それぞれにゼロでない重み
係数（それらはｍより大きい次数）を割当て、望ましく
ない高調波の振幅にその割り当てられた重み係数を掛け
ることである。重みづけられた振幅の合計が特定の振幅
しきい値以下である場合、円周スペクトルに対応するブ
レードの配列は望ましい円周高調波によって多くを占め
られると考えられる。重み係数は、その係数がかけられ
る円周高調波が比較的望ましくないことに反映し、振幅
のしきい値は、ブレード列により発せられる結合音ノイ
ズがオブザーバにとって許容しうるように選択される。
不快度数（「ｓｏｎｅｓ」として知られた単位で表され
る）の数量化されうるレベルにそのような重みづけされ
た合計を相互に関係づける関係が図１３に示されてい
る。重みづけされた合計において反映された重み係数
は、第４高調波については１．８７５であり、第３およ
び第５〜第１１の高調波については１．２５である。特
定のエンジンを考慮した場合、これらの重み係数は、結
合音ノイズを軽減するばかりでなく、ロータの不均衡限
度（rotor imbalance limits）を満足するブレード配列
の識別を容易にすることが分かった。
くを占められることを確実とする最も信頼できる方法
は、望ましくない円周高調波それぞれにゼロでない重み
係数（それらはｍより大きい次数）を割当て、望ましく
ない高調波の振幅にその割り当てられた重み係数を掛け
ることである。重みづけられた振幅の合計が特定の振幅
しきい値以下である場合、円周スペクトルに対応するブ
レードの配列は望ましい円周高調波によって多くを占め
られると考えられる。重み係数は、その係数がかけられ
る円周高調波が比較的望ましくないことに反映し、振幅
のしきい値は、ブレード列により発せられる結合音ノイ
ズがオブザーバにとって許容しうるように選択される。
不快度数（「ｓｏｎｅｓ」として知られた単位で表され
る）の数量化されうるレベルにそのような重みづけされ
た合計を相互に関係づける関係が図１３に示されてい
る。重みづけされた合計において反映された重み係数
は、第４高調波については１．８７５であり、第３およ
び第５〜第１１の高調波については１．２５である。特
定のエンジンを考慮した場合、これらの重み係数は、結
合音ノイズを軽減するばかりでなく、ロータの不均衡限
度（rotor imbalance limits）を満足するブレード配列
の識別を容易にすることが分かった。
【００４７】望ましい調波が多くなることを確実にする
別の方法は、多数の候補のブレード配列のための重みづ
けされた合計を評価し、それら重みづけされた合計の最
小値に対応するブレード配列を選択する方法である。小
数のブレードを有するブレード列については、すべての
可能な配列について重みづけされた合計を評価し、これ
によって重みづけされた合計の絶対最小値を識別するこ
とができる。前述の例の２２個のブレード列など、多数
のブレードを有するブレード列については、全ての可能
なブレード配列を評価することは現在利用できる計算処
理機器の能力を超えている。したがって、全ての可能な
ブレード配列のサブセットを評価し、そのサブセットか
ら最小の重み付けされた合計を選択する方法が実際的で
ある。そのような疑似的最小化によって、作業範囲を現
存の計算処理機器の能力内に納めることができるばかり
でなく、結合音ノイズの発生が許容範囲内であるブレー
ド配列を識別することについても十分に達成できる。
別の方法は、多数の候補のブレード配列のための重みづ
けされた合計を評価し、それら重みづけされた合計の最
小値に対応するブレード配列を選択する方法である。小
数のブレードを有するブレード列については、すべての
可能な配列について重みづけされた合計を評価し、これ
によって重みづけされた合計の絶対最小値を識別するこ
とができる。前述の例の２２個のブレード列など、多数
のブレードを有するブレード列については、全ての可能
なブレード配列を評価することは現在利用できる計算処
理機器の能力を超えている。したがって、全ての可能な
ブレード配列のサブセットを評価し、そのサブセットか
ら最小の重み付けされた合計を選択する方法が実際的で
ある。そのような疑似的最小化によって、作業範囲を現
存の計算処理機器の能力内に納めることができるばかり
でなく、結合音ノイズの発生が許容範囲内であるブレー
ド配列を識別することについても十分に達成できる。
【００４８】実際問題として、結合音ノイズの軽減以外
でもハブ内のブレードの配列は考慮されるべきものであ
る。たとえば、ファンブレードは一般的に質量と重心の
両方に変化を示す。そのようなブレードが質量と重心に
おける差異を考慮せずに配列された場合、ロータは、バ
ランスを失い、エンジン運転の際にはひどく振動してし
まう。しかしながら、結合音ノイズを軽減するためにブ
レードを配列することと、許容し得る不均衡レベルをな
し得るためにブレードを配列することとの間には基本に
相反するするものではなく、結合音ノイズを効果的に軽
減する可能なブレード配列のいくつかは、同時に両方の
条件を満たすように均衡が保たれる。図７のブレード配
列は、ちょうどそのような均衡とノイズ考慮両方を同時
に満たすものを示している。
でもハブ内のブレードの配列は考慮されるべきものであ
る。たとえば、ファンブレードは一般的に質量と重心の
両方に変化を示す。そのようなブレードが質量と重心に
おける差異を考慮せずに配列された場合、ロータは、バ
ランスを失い、エンジン運転の際にはひどく振動してし
まう。しかしながら、結合音ノイズを軽減するためにブ
レードを配列することと、許容し得る不均衡レベルをな
し得るためにブレードを配列することとの間には基本に
相反するするものではなく、結合音ノイズを効果的に軽
減する可能なブレード配列のいくつかは、同時に両方の
条件を満たすように均衡が保たれる。図７のブレード配
列は、ちょうどそのような均衡とノイズ考慮両方を同時
に満たすものを示している。
【００４９】結合音ノイズを考慮しない場合よりもこの
不均衡は確かに大きいものの、その不均衡の度合いは許
容範囲内である。同様に、第１および第２の減衰しやす
い円周高調波は、均衡性を考慮しなければ、または観測
される均衡の限度が厳しくなければ、その成分をより多
くすることが可能であった。
不均衡は確かに大きいものの、その不均衡の度合いは許
容範囲内である。同様に、第１および第２の減衰しやす
い円周高調波は、均衡性を考慮しなければ、または観測
される均衡の限度が厳しくなければ、その成分をより多
くすることが可能であった。
【００５０】結合音ノイズを効果的に軽減するブレード
配列の決定は、コンピュータで実行されるアルゴリズム
によって最も効果的に行われる。最小値では、アルゴリ
ズムは、円周不均一スペクトルが、望ましい円周高調波
によって多くを占められるブレード配置を特定する。望
ましくない高調波の重みづけされた合計のしきい値振幅
を特定することにより、望ましくない高調波の重みづけ
された合計を最小化もしくは疑似的に最小化することに
より、または、ブレード列によって発せられた結合音ノ
イズがオブザーバにとって確実に許容できるようにする
他の基準を設けることにより、望ましい高調波が、確実
に多くなるようにされる。
配列の決定は、コンピュータで実行されるアルゴリズム
によって最も効果的に行われる。最小値では、アルゴリ
ズムは、円周不均一スペクトルが、望ましい円周高調波
によって多くを占められるブレード配置を特定する。望
ましくない高調波の重みづけされた合計のしきい値振幅
を特定することにより、望ましくない高調波の重みづけ
された合計を最小化もしくは疑似的に最小化することに
より、または、ブレード列によって発せられた結合音ノ
イズがオブザーバにとって確実に許容できるようにする
他の基準を設けることにより、望ましい高調波が、確実
に多くなるようにされる。
【００５１】結合音ノイズの生成において、複数種の物
理的特性の不均一性がその原因となる場合は、アルゴリ
ズムは、各不均一性に対して、円周スペクトルが望まし
い高調波によって多くを占められるブレード配列をそれ
ぞれ特定し、各不均一性に対して、望ましい高調波にお
ける最高次数がそれぞれ特定される。さらに、結合音ノ
イズに対する相対的な影響が反映するように、即ち、不
均一性がブレード配列に影響をもたらす程度を反映する
ように、各不均一性の影響（influence）を重み付けす
ることができる。
理的特性の不均一性がその原因となる場合は、アルゴリ
ズムは、各不均一性に対して、円周スペクトルが望まし
い高調波によって多くを占められるブレード配列をそれ
ぞれ特定し、各不均一性に対して、望ましい高調波にお
ける最高次数がそれぞれ特定される。さらに、結合音ノ
イズに対する相対的な影響が反映するように、即ち、不
均一性がブレード配列に影響をもたらす程度を反映する
ように、各不均一性の影響（influence）を重み付けす
ることができる。
【００５２】たとえば、食い違い角、ブレードのリーデ
ィングエッジ位置、およびブレードの角度のずれは、ど
れも結合音ノイズにとって無視できない一因であり、最
高次数の望ましい高調波での次数ｍは、例えば、それぞ
れ２、３および２が選択される。また、不均一性は、例
えば、それぞれ８０％、１５％および５％に重みづけさ
れる。
ィングエッジ位置、およびブレードの角度のずれは、ど
れも結合音ノイズにとって無視できない一因であり、最
高次数の望ましい高調波での次数ｍは、例えば、それぞ
れ２、３および２が選択される。また、不均一性は、例
えば、それぞれ８０％、１５％および５％に重みづけさ
れる。
【００５３】コンピュータにより実行されるアルゴリズ
ムはまた、複数の制約、たとえば結合音ノイズの軽減や
ロータ均衡の条件を同時に満たすブレード配列を容易に
識別することができる。そのような複数の制約を満たす
のに有用であると見いだされたアルゴリズムのひとつ
は、米国特許第５，５３７，８６１号に記述されてお
り、その内容は参照としてここに組み込まれる。この特
許は、多数の候補のブレード配列に対し「ペナルティ」
を割り当てることによりブレードが付けられたロータの
均衡をとる方法を記述している。これらペナルティのひ
とつは、望ましくない高調波の重みづけされた合計であ
ったり、各候補配列の可能性を生み出す結合音ノイズの
別の簡便な測定（convenient measure）でもよい。この
方法においてアルゴリズムを用いる場合、結果としてだ
されたブレードの配列は、均衡と結合音ノイズ両方の考
慮に反映している。
ムはまた、複数の制約、たとえば結合音ノイズの軽減や
ロータ均衡の条件を同時に満たすブレード配列を容易に
識別することができる。そのような複数の制約を満たす
のに有用であると見いだされたアルゴリズムのひとつ
は、米国特許第５，５３７，８６１号に記述されてお
り、その内容は参照としてここに組み込まれる。この特
許は、多数の候補のブレード配列に対し「ペナルティ」
を割り当てることによりブレードが付けられたロータの
均衡をとる方法を記述している。これらペナルティのひ
とつは、望ましくない高調波の重みづけされた合計であ
ったり、各候補配列の可能性を生み出す結合音ノイズの
別の簡便な測定（convenient measure）でもよい。この
方法においてアルゴリズムを用いる場合、結果としてだ
されたブレードの配列は、均衡と結合音ノイズ両方の考
慮に反映している。
【００５４】以上本発明を要約すると、ガスタービンエ
ンジンのファンロータ（３２）のブレード（３８）は、
ブレード内の１つ以上の物理的不均一性が一因である結
合音ノイズが軽減されるようにロータハブ（４８）内に
一意に配列される。結合音ノイズの周波数スペクトルが
減衰しやすい高調波と減衰しにくい高調波とを含むこ
と、および減衰しにくい高調波から減衰しやすい高調波
へと音響エネルギーを割当てることが結合音ノイズを軽
減するのに有効であることが本発明でわかる。特に、ブ
レードは、物理的不均一の空間的または円周的スペクト
ルが結合音ノイズスペクトルの最も高い減衰しやすい高
調波の次数以下の次数の円周高調波によって多くを占め
られるように配列される。
ンジンのファンロータ（３２）のブレード（３８）は、
ブレード内の１つ以上の物理的不均一性が一因である結
合音ノイズが軽減されるようにロータハブ（４８）内に
一意に配列される。結合音ノイズの周波数スペクトルが
減衰しやすい高調波と減衰しにくい高調波とを含むこ
と、および減衰しにくい高調波から減衰しやすい高調波
へと音響エネルギーを割当てることが結合音ノイズを軽
減するのに有効であることが本発明でわかる。特に、ブ
レードは、物理的不均一の空間的または円周的スペクト
ルが結合音ノイズスペクトルの最も高い減衰しやすい高
調波の次数以下の次数の円周高調波によって多くを占め
られるように配列される。
【図１】空気力学的に流線型とされたナセル内に収容さ
れ、ファンブレードを有するガスタービンエンジンの断
面概略側面図である。
れ、ファンブレードを有するガスタービンエンジンの断
面概略側面図である。
【図２】本発明にしたがって配されたブレードのブレー
ド列を示す図1の方向２−２の説明図図である。
ド列を示す図1の方向２−２の説明図図である。
【図３】図３Ａは、各ブレードによって生成された空力
衝撃を示す理想のファンブレード列の一部の概略展開
図、図３Ｂは、図３Ａの衝撃に関連する圧力信号のグラ
フ、図３Ｃは、図３Ｂの圧力信号の周波数スぺクトルを
示すスペクトル図である。
衝撃を示す理想のファンブレード列の一部の概略展開
図、図３Ｂは、図３Ａの衝撃に関連する圧力信号のグラ
フ、図３Ｃは、図３Ｂの圧力信号の周波数スぺクトルを
示すスペクトル図である。
【図４】図４Ａは、ブレード間の不均一を有し、各ブレ
ードによって生じた空力衝撃を示すファンブレード列の
一部の概略展開図、図４Ｂは、図４Ａの衝撃に関連する
圧力信号のグラフ、図４Ｃは、図４Ｂの圧力信号の周波
数スぺクトルを示すスペクトル図である。
ードによって生じた空力衝撃を示すファンブレード列の
一部の概略展開図、図４Ｂは、図４Ａの衝撃に関連する
圧力信号のグラフ、図４Ｃは、図４Ｂの圧力信号の周波
数スぺクトルを示すスペクトル図である。
【図５】図２の方向５−５についてのファンブレードの
前縁部の断面図であり、リーディングエッジの食い違い
角λの定義を説明する図である。
前縁部の断面図であり、リーディングエッジの食い違い
角λの定義を説明する図である。
【図６】ファンブレードの固体群の食い違い角を説明
し、本発明および従来技術にしたがったファンハブにお
けるこれらのブレードの位置を示す図である。
し、本発明および従来技術にしたがったファンハブにお
けるこれらのブレードの位置を示す図である。
【図７】本発明にしたがったハブ内に配されたブレード
の個体群についてのファンブレード食い違い角対円周の
位置を示すグラフである。
の個体群についてのファンブレード食い違い角対円周の
位置を示すグラフである。
【図８】食い違い角の配分の円周スペクトルの説明図で
ある。
ある。
【図９】エンジン運転時のブレード個体群により発せら
れた結合音ノイズの周波数スぺクトルの説明図である。
れた結合音ノイズの周波数スぺクトルの説明図である。
【図１０】従来技術にしたがったハブ内に配されたブレ
ードの個体群についてのファンブレード食い違い角対円
周の位置を示すグラフである。
ードの個体群についてのファンブレード食い違い角対円
周の位置を示すグラフである。
【図１１】食い違い角の配分の円周スペクトルの説明図
である。
である。
【図１２】エンジン運転時のブレード個体群により発せ
られた結合音ノイズの周波数スぺクトルの説明図であ
る。
られた結合音ノイズの周波数スぺクトルの説明図であ
る。
【図１３】食い違い角の配分の円周高調波の加重和の関
数としてのノイズを示すグラフである。
数としてのノイズを示すグラフである。
３０…航空機用ガスタービンエンジン ３２…ファンロータ ３４…エンジン軸 ３６…ファンブレード列 ３８…ブレード ４０…リーディングエッジ ４２…トレーリングエッジ ４８…ロータハブ ５２…ナセル ５４…入口部 ５６…リップ ５８…吸気ダクト ６２…空気 ６６…衝撃 ６８…エンジン軸に垂直な線 ７２…ブレード表面上の点 ７４…ブレード表面上の点 ７６…ブレード表面
フロントページの続き (72)発明者 ダグラス シー．マセウス アメリカ合衆国，コネチカット，マルボロ ウ，エドストロム ロード 37 (72)発明者 ソーター ピィー．ソロムスキー アメリカ合衆国，コネチカット，ヴァーノ ン，ウエストストリート 88 (72)発明者 ジョハン ヴァン アチターバーグ アメリカ合衆国，コネチカット，サウス ウィンサー，バックランド ロード 498
Claims (18)
- 【請求項１】 長手方向に延在する軸を中心として回転
可能なハブと、不連続な角度位置にハブ内に円周方向に
配列され、ハブから延在するブレードの群と含むタービ
ンエンジンのロータであって、前記ブレードは、結合音
ノイズの一因となる少なくともひとつの円周方向に変化
する物理的な不均一性を有し、前記結合音ノイズは、ノ
イズ周波数スペクトルを有するとともに、このスペクト
ルの高調波のひとつは、ｎを自然数として、ｎ次の臨界
高調波であり、角度位置に関する物理的に不均一性の変
化量は、円周方向不均一性スペクトルを有し、 前記ロータは、各円周方向不均一性スペクトルがｍ以下
の次数の円周高調波によって多くを占められるように、
ハブに対してブレードが配列され、ｍは、結合音ノイズ
が軽減されるよう、それぞれの不均一性に対して個々に
定められるｎ以下の整数であることを特徴とするロー
タ。 - 【請求項２】 前記ブレードは、リップを有するダクト
内に収容され、ロータの直径はＤであり、ロータの回転
速度はＮであり、この速度Ｎで結合音ノイズを軽減する
ようにし、入口へ流入する空気は長手方向のマッハ数成
分Ｍｘと音速ｃとを有し、 前記ロータは、ｎが 【数１】（0.81／｛［πＤＮ／７２０ｃ（１−Ｍx 2）
0・5］−１｝）1・504 以下で最大の整数であることを特徴とし、上記式におい
てＤはインチで表され、Ｎは回転数／分で表され、ｃは
フィート／秒で表される請求項１のロータ。 - 【請求項３】 前記ブレードは、それぞれピッチ角と、
リーディングエッジ位置と、ロータ内の円周方向に隣接
するブレードに対する角度のずれとを有し、物理的不均
一性はピッチ角の少なくともひとつと、ブレードのリー
ディングエッジの長手方向位置と、円周方向に隣接する
ブレードとの角度のずれであることを特徴とする請求項
１のロータ。 - 【請求項４】 物理的不均一性は、ピッチ角であり、ｍ
は２であることを特徴とする請求項３のロータ。 - 【請求項５】 各円周高調波は、それぞれ関連する振幅
を有し、ゼロ以外の重みづけ係数がｍより大きい次数の
円周高調波それぞれに割り当てられ、各振幅とその割り
当てられたゼロ以外の重みづけ係数との積を、重みづけ
された振幅として、ブレードは、ノイズ周波数スペクト
ルにおける臨界周波数以下の高調波周波数を確実に多く
するため、重みづけされた振幅の合計が、特定された振
幅のしきい値以下となるようにハブ内に配列されている
ことを特徴とする請求項１のロータ。 - 【請求項６】 各円周高調波は、それぞれ関連する振幅
を有し、ゼロ以外の重みづけ係数がｍより大きい次数の
円周高調波それぞれに割り当てられ、各振幅とその割り
当てられたゼロ以外の重みづけ係数との積を、重みづけ
された振幅として、ハブ内に配列された場合のブレード
の重みづけされた振幅の合計が、すべての可能なブレー
ド配列の重みづけされた振幅の最小値となるように、ハ
ブ内にブレードが配列されることを特徴とする請求項１
のロータ。 - 【請求項７】 各円周高調波は、それぞれ関連する振幅
を有し、ゼロ以外の重みづけ係数がｍより大きい次数の
円周高調波それぞれに割り当てられ、各振幅とその割り
当てられたゼロ以外の重みづけ係数との積を、重みづけ
された振幅として、ハブ内に配列された場合のブレード
の重みづけされた振幅の合計が、すべての可能なブレー
ド配列のサブセットの重みづけされた振幅の最小値とな
るように、ハブ内にブレードが配列されることを特徴と
する請求項１のロータ。 - 【請求項８】 前記ブレードは、各不均一性が角度位置
に関して３６０°ごとに約ｍ回の周期性を持つようにハ
ブ内に配列され、ｍは、結合音ノイズが軽減されるよう
に定められた、各不均一性に特定のｎ以下の整数である
ことを特徴とする請求項１のロータ。 - 【請求項９】 各不均一性は、角度位置の連続関数とし
て表され、この連続関数は、１階以上の０ではない導関
数を有し、導関数は不連続ではなく、角度位置に関して
急激に変化することはないことを特徴とする請求項８の
ロータ。 - 【請求項１０】 長手方向に延在する中心軸を中心に回
転可能なハブと、不連続な角度位置に該ハブ内に円周方
向に配され、ハブから延在するブレード群とを有するロ
ータによって発せられる結合音ノイズの減少方法であっ
て、ブレードは結合音ノイズの一因となる少なくともひ
とつの円周方向に変化する物理的な不均一性を有し、結
合音ノイズには、ｎを自然数として、高調波のひとつが
ｎ次の臨界高調波であるノイズ周波数スペクトルが含ま
れ、前記方法は、 物理的不均一性を定量化し、 角度位置に関する各不均一性の変化量が、円周方向に不
均一なスペクトルを有し、かつ、ｍをそれぞれの不均一
性に特有でかつｎ以下である整数として、ｍ以下の次数
の円周高調波が前記スペクトルに多く含まれるように、
ロータ内にブレードを配列して、結合音ノイズが軽減さ
れるようにすることを特徴とする方法。 - 【請求項１１】 前記ブレードは、リップを有するダク
ト内に収容されており、ロータの直径はＤであり、ロー
タの回転速度はＮであり、この速度Ｎで結合音ノイズを
軽減するようにし、入口へ流入する空気は長手方向のマ
ッハ数成分Ｍｘと音速ｃとを有し、 前記ロータは、ｎが 【数２】（0.81／｛［πＤＮ／７２０ｃ（１−Ｍx 2）
0・5］−１｝）1・504 以下で最大の整数であることを特徴とし、上記式におい
てＤはインチで表され、Ｎは回転数／分で表され、ｃは
フィート／秒で表される請求項１０の方法。 - 【請求項１２】 前記ブレードは、それぞれピッチ角
と、リーディングエッジ位置と、ロータ内の円周方向に
隣接するブレードに対する角度のずれと、を有し、物理
的不均一性は、ピッチ角の少なくともひとつと、ブレー
ドのリーディングエッジの位置と、円周方向に隣接する
ブレードとの角度のずれであることを特徴とする請求項
１０の方法。 - 【請求項１３】 物理的不均一性は、ピッチ角であり、
ｍは２であることを特徴とする請求項１２の方法。 - 【請求項１４】 各円周高調波は、それぞれ関連する振
幅を有し、ゼロ以外の重みづけ係数がｍより大きい次数
の円周高調波それぞれに割り当てられ、各振幅とその割
り当てられたゼロ以外の重みづけ係数との積を、重みづ
けされた振幅として、ブレードは、この重みづけされた
振幅の合計が、特定された振幅のしきい値以下となるよ
うにハブ内に配列され、確実にノイズ周波数スペクトル
が臨界周波数以下の高調波周波数によって多くを占めら
れるようにすることを特徴とする請求項１０の方法。 - 【請求項１５】 各円周高調波は、それぞれ関連する振
幅を有し、ゼロ以外の重みづけ係数がｍより大きい次数
の円周高調波それぞれに割り当てられ、各振幅とその割
り当てられたゼロ以外の重みづけ係数との積を、重みづ
けされた振幅として、ハブ内に配列された場合のブレー
ドの重みづけされた振幅の合計が、すべての可能なブレ
ード配列の重みづけされた振幅の最小値となるように、
ハブ内にブレードが配列されることを特徴とする請求項
１０の方法。 - 【請求項１６】 各円周高調波は、それぞれ関連する振
幅を有し、ゼロ以外の重みづけ係数がｍより大きい次数
の円周高調波それぞれに割り当てられ、各振幅とその割
り当てられたゼロ以外の重みづけ係数との積を、重みづ
けされた振幅として、ハブ内に配列された場合のブレー
ドの重みづけされた振幅の合計が、すべての可能なブレ
ード配列のサブセットの重みづけされた振幅の最小値と
なるように、ハブ内にブレードが配列されることを特徴
とする請求項１０の方法。 - 【請求項１７】 ブレードは、各不均一性が角度位置に
関して３６０°ごとに約ｍ回の周期性を持つようにハブ
内に配列され、ｍは、結合音ノイズが軽減されるように
定められた、各不均一性に特定のｎ以下の整数であるこ
とを特徴とする請求項１０の方法。 - 【請求項１８】 各不均一性は角度位置の連続関数とし
て表され、この連続関数は、１階以上の０ではない導関
数を有し、この導関数は不連続ではなく、かつ、角度位
置に関して急激に変化することもないことを特徴とする
請求項１７の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/835,282 US5966525A (en) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | Acoustically improved gas turbine blade array |
| US08/835282 | 1997-04-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10288002A true JPH10288002A (ja) | 1998-10-27 |
| JP4095155B2 JP4095155B2 (ja) | 2008-06-04 |
Family
ID=25269109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09729598A Expired - Lifetime JP4095155B2 (ja) | 1997-04-09 | 1998-04-09 | タービンエンジンのロータ、及び結合音ノイズの減少方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5966525A (ja) |
| EP (1) | EP0870903B1 (ja) |
| JP (1) | JP4095155B2 (ja) |
| DE (1) | DE69830679T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US11111816B2 (en) * | 2018-05-25 | 2021-09-07 | Rolls-Royce Plc | Rotor blade arrangement |
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|---|---|---|---|---|
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| US7870929B2 (en) * | 2008-04-29 | 2011-01-18 | The Boeing Company | Engine assembly, acoustical liner and associated method of fabrication |
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