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スプライン断面を有する可変ノズルの音響·推力特性

机译：花键横截面可变喷嘴的声学和推力特性

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This paper proposes a new concept of a noise reduction nozzle and describes the sensitivity analysis of the nozzle's acoustic and thrust characteristics. The proposed concept envisages a variable nozzle that enables a change in cross-section and reduction of noise by a single mechanism. Under takeoff conditions, the nozzle has a convergent shape with teeth and slots similar to those of a spline hub, which enables noise reduction. On the other hand, under cruise conditions, the shape of the nozzle can be altered from convergent to a clean convergent-divergent configuration. This concept has been validated by scale model tests in a jet noise facility, and the sensitivity of the acoustic and thrust characteristics has been analyzed using numerical analysis. The analysis revealed that the acoustic benefit depends on the depth of slot, and its frequency characteristics depend on the number of slot. Thrust loss strongly depends on the nozzle throat position and weakly depends on the number of slot. The proposed concept has the potential to provide significant acoustic benefits relative to the thrust loss, and the results of the sensitivity analysis enable us to design appropriate nozzle geometry.%可変ノズルの可変機構と騒音低減をーつの機構で行う，低騒音可変ノズルのコンセプトを提案した.提案するノズルコンセプトの検証のため，出口直径30.4mmの縮尺模型を用いた冷気流の音響試験を行い，同出口直径の先細ノズルに比べてオーバーオール音圧レベルが側方で0.3から0.7dB,下流方向で1.3から1.8dB減少することを確認した.試験から高周波数で発生する付加騒音のため，排気速度が音速に近い条件の側方の計測点で，提案するノズルの騒音低減効果が小さくなることがわかった.同条件の騒音低減効果を高めるため数値解析を用いたノズル形状のパラメトリックスタディを行い，形状と音響·推力の関係を調べた.数値解析より音圧レベルの低減量は溝の深さが影響し，その周波数は溝の数が影響することがわかった.また推力損失は，溝の有無よりも流れ方向のスロート位置に依存することが示された.数値解析により得られた音響·推力特性を用いて実機スケールの騒音(PNL)を推算した.推算結果より，音響的な利得が出にくい上記の条件においても，提案のノズルは推力損失を上回るPNLの低減効果を有することがわかり，その有効性が確認された.またPNLの低減には，音圧レベルの低減量とともに，それがもたらされる周波数が重要であることが示唆された.このことから周波数特性に影響する溝の数が，設計において重要なパラメータとなると考えられる.
机译：本文提出了降噪喷嘴的新概念，并描述了喷嘴声学和推力特性的灵敏度分析。提出的概念设想了一种可变喷嘴，该可变喷嘴能够通过单个机构来改变横截面并降低噪音。在起飞条件下，喷嘴呈会聚形状，其齿和槽类似于花键轮毂的齿和槽，从而可降低噪音。另一方面，在巡航条件下，喷嘴的形状可以从会聚构造改变为干净的会聚-发散构造。这个概念已经在喷气噪声设备中通过比例模型测试得到了验证，并且声学和推力特性的灵敏度已经使用数值分析进行了分析。分析表明，声学益处取决于缝隙的深度，其频率特性取决于缝隙的数量。推力损失在很大程度上取决于喷嘴的喉咙位置，而在较小程度上取决于插槽的数量。所提出的概念相对于推力损失而言具有潜在的声学优势，而灵敏度分析的结果使我们能够设计适当的喷嘴几何形状。％可のルの可変机构と騒音可するノズルのコンセプトセプ实行を。方で0.3から0.7dB，下流方向で1.3から1.8dB减少することを确认した。试験から高周波数で発生する付加騒音のため，排気速度が音速に近い条件の侧方の计测点で，进行する条件ルの騒音低减效果が小さくなることがわかった。同条件の騒音低减效果を高めるため数値解析を用いたノズル形状のパラメトリックスタディを行い，形状と音响·推力の关系を调べた。数値解析より音またルの低减量は沟の深さが影响し，その周波数は沟の数が影响することがわかった。また推力损失は，沟の有无よりも流れ方向のスロート位置に依存することが示され値。数値解析により得られた音响·推力特性を用いて実机スケールの騒音（PNL）を推算した。推算结果より，音响的な利得が出にくい上记の条件においても，由此のノズルは推力损失を上回るPNLの低减效果を有することがわかり，その有效が确认された。またPNLの低减には，音圧レベルの低减量とともに，それがもたらされる周波数が重要であることが示唆された。このことから周波数特性に影响する沟の数が，设计において重要なパラメータとなると考えられる。

著录项

  • 来源
    《日本航空宇宙学会論文集》 |2017年第2期|7-13|共7页
  • 作者

    赤塚純一; 渡辺　安; 石井達哉;

  • 作者单位

    国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構;

    国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構;

    国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構;

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