JP2002349498A - 低騒音ファン静翼 - Google Patents
低騒音ファン静翼Info
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 19
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- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
- F04D29/321—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow compressors
- F04D29/324—Blades
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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
- F01D5/10—Anti- vibration means
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K3/00—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
- F02K3/02—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber
- F02K3/04—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ハブ側及びチップ側の両方の全圧損失を低減
し、かつハブ側及びチップ側の両方で騒音を低減するこ
とができ、これにより、空力性能を低下させることな
く、低騒音化が達成可能な低騒音ファン静翼を提供す
る。 【解決手段】 ハブ近傍で回転方向逆向きの負のリーン
角θLを有し、それ以外のチップ側で回転方向の正のリ
ーン角θLを有する。負のリーン角θLは、ハブ近傍の高
損失領域において、−10°±3°であり、正のリーン
角θLは、チップ側において、30°±3°である。ま
た、正のスイープ角θSを有する。この正のスイープ角
θSは、ハブ側において、20°±3°であり、チップ
側においても、20°±3°である。
し、かつハブ側及びチップ側の両方で騒音を低減するこ
とができ、これにより、空力性能を低下させることな
く、低騒音化が達成可能な低騒音ファン静翼を提供す
る。 【解決手段】 ハブ近傍で回転方向逆向きの負のリーン
角θLを有し、それ以外のチップ側で回転方向の正のリ
ーン角θLを有する。負のリーン角θLは、ハブ近傍の高
損失領域において、−10°±3°であり、正のリーン
角θLは、チップ側において、30°±3°である。ま
た、正のスイープ角θSを有する。この正のスイープ角
θSは、ハブ側において、20°±3°であり、チップ
側においても、20°±3°である。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空力性能が高くか
つ低騒音化が可能な低騒音ファン静翼に関する。
つ低騒音化が可能な低騒音ファン静翼に関する。
【0002】
【従来の技術】超音速旅客機用のエンジンは、低バイパ
ス比ターボファンエンジンであり、ファン騒音はジェッ
ト騒音に次ぐ騒音源である。また、亜音速旅客機用のエ
ンジンでは、高バイパス比化が進んでおり、相対的にフ
ァン騒音の占める割合が増加している。そのため、ファ
ン騒音を現行の規制値よりも更に低減することが今後の
環境適合性を高めるために要望されている。
ス比ターボファンエンジンであり、ファン騒音はジェッ
ト騒音に次ぐ騒音源である。また、亜音速旅客機用のエ
ンジンでは、高バイパス比化が進んでおり、相対的にフ
ァン騒音の占める割合が増加している。そのため、ファ
ン騒音を現行の規制値よりも更に低減することが今後の
環境適合性を高めるために要望されている。
【0003】ファン騒音の主音源は、動翼後流と静翼と
の干渉によるトーン騒音である。従来、かかるトーン騒
音の低減手段として、(1)吸音ライナの取付け、
(2)動静翼枚数の最適化、(3)動静翼間隔の拡大、
等の手段が採用されてきた。(1)の吸音ライナの取付
けは、一旦発生した発生音を吸音ライナで吸収するもの
である。しかし、この手段では、現状より3dB騒音を
下げるために例えば約70kgの吸音材を必要とし、エ
ンジン重量が増大する問題がある。(2)の動静翼枚数
の最適化は、ダクト内を伝搬する特定周波数の音響モー
ドが指数関数的に減衰するカットオフ現象を利用するも
ので、通常、翼通過周波数(Blade passin
g frequency)の一次の周方向音響モードを
カットオフするように動静翼枚数が選定される。しか
し、この手段は、設計上動静翼枚数の取り方に制約を受
け、カットオフできるモードも特定モードに限定される
問題がある。(3)の動静翼間隔の拡大は、動翼後縁か
ら放出された後流が静翼に達するまでの距離を拡大し、
後流の減衰を促進し、騒音源となる静翼面上の非定常空
気力を弱める手段である。しかし、この手段では、エン
ジン全体の軸方向長さが長くなってしまい重量増加を招
くことになる。
の干渉によるトーン騒音である。従来、かかるトーン騒
音の低減手段として、(1)吸音ライナの取付け、
(2)動静翼枚数の最適化、(3)動静翼間隔の拡大、
等の手段が採用されてきた。(1)の吸音ライナの取付
けは、一旦発生した発生音を吸音ライナで吸収するもの
である。しかし、この手段では、現状より3dB騒音を
下げるために例えば約70kgの吸音材を必要とし、エ
ンジン重量が増大する問題がある。(2)の動静翼枚数
の最適化は、ダクト内を伝搬する特定周波数の音響モー
ドが指数関数的に減衰するカットオフ現象を利用するも
ので、通常、翼通過周波数(Blade passin
g frequency)の一次の周方向音響モードを
カットオフするように動静翼枚数が選定される。しか
し、この手段は、設計上動静翼枚数の取り方に制約を受
け、カットオフできるモードも特定モードに限定される
問題がある。(3)の動静翼間隔の拡大は、動翼後縁か
ら放出された後流が静翼に達するまでの距離を拡大し、
後流の減衰を促進し、騒音源となる静翼面上の非定常空
気力を弱める手段である。しかし、この手段では、エン
ジン全体の軸方向長さが長くなってしまい重量増加を招
くことになる。
【0004】また、上述した低騒音化技術は、従来から
ターボファンエンジンに適用されており、現行の騒音規
制値を達成することはできているものの、それ以上の大
きな騒音低減効果は望めなかった。
ターボファンエンジンに適用されており、現行の騒音規
制値を達成することはできているものの、それ以上の大
きな騒音低減効果は望めなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一方、低バイパス比タ
ーボファンエンジンの従来以上の低騒音化を達成するた
めに、ファン静翼のスタッキングラインを、図6に例示
するように、軸方向及び周方向に傾斜させたスイープ・
リーン静翼が、以下の文献で報告されている。
ーボファンエンジンの従来以上の低騒音化を達成するた
めに、ファン静翼のスタッキングラインを、図6に例示
するように、軸方向及び周方向に傾斜させたスイープ・
リーン静翼が、以下の文献で報告されている。
【0006】(1)“Design Selectio
n and Analysis ofa Swept
and Leaned Stator Concep
t”,NASA/TM−1998−208662,De
cember 1998. (2)“Benefits of Swept and
Leaned Stators for Fan N
oise Reduction”,37th Aero
space Sciences Meeting &
Exhibit,January 1999.
n and Analysis ofa Swept
and Leaned Stator Concep
t”,NASA/TM−1998−208662,De
cember 1998. (2)“Benefits of Swept and
Leaned Stators for Fan N
oise Reduction”,37th Aero
space Sciences Meeting &
Exhibit,January 1999.
【0007】これら従来のスイープ・リーン静翼では、
ファン騒音が約3EPNdB程度低減することが報告さ
れている。これは静翼を傾け音源となる動翼後流との干
渉の位相を半径方向に多様化し、結果として半径方向の
音響モードが高次化されカットオフされるためと考えら
る。しかし、かかる従来のスイープ・リーン静翼では、
騒音低減に伴いシステムロスも約3%前後増加する問題
点があった。すなわち、従来のスイープ・リーン静翼
は、騒音低減効果と同時に空力性能が低下してしまう問
題点があった。
ファン騒音が約3EPNdB程度低減することが報告さ
れている。これは静翼を傾け音源となる動翼後流との干
渉の位相を半径方向に多様化し、結果として半径方向の
音響モードが高次化されカットオフされるためと考えら
る。しかし、かかる従来のスイープ・リーン静翼では、
騒音低減に伴いシステムロスも約3%前後増加する問題
点があった。すなわち、従来のスイープ・リーン静翼
は、騒音低減効果と同時に空力性能が低下してしまう問
題点があった。
【0008】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ハブ
側及びチップ側の両方の全圧損失を低減し、かつハブ側
及びチップ側の両方で騒音を低減することができ、これ
により、空力性能を低下させることなく、低騒音化が達
成可能な低騒音ファン静翼を提供することにある。
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ハブ
側及びチップ側の両方の全圧損失を低減し、かつハブ側
及びチップ側の両方で騒音を低減することができ、これ
により、空力性能を低下させることなく、低騒音化が達
成可能な低騒音ファン静翼を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の発明者等は、従
来のスイープ・リーン静翼の性能解析を種々行った結
果、ファン静翼のリーン角を回転方向の逆方向にすると
ハブ付近の高損失領域が改善されることを解析により見
いだした。そこで、ハブ付近の高損失領域のみを回転方
向逆向きのリーン角とし、それ以外で回転方向のリーン
角とすることで、空力損失を抑えた低騒音ファン静翼を
実現することができることを解析により確認した。本発
明はかかる新規の知見に基づくものである。
来のスイープ・リーン静翼の性能解析を種々行った結
果、ファン静翼のリーン角を回転方向の逆方向にすると
ハブ付近の高損失領域が改善されることを解析により見
いだした。そこで、ハブ付近の高損失領域のみを回転方
向逆向きのリーン角とし、それ以外で回転方向のリーン
角とすることで、空力損失を抑えた低騒音ファン静翼を
実現することができることを解析により確認した。本発
明はかかる新規の知見に基づくものである。
【0010】すなわち、本発明によれば、ハブ近傍で回
転方向逆向きの負のリーン角θLを有し、それ以外のチ
ップ側で回転方向の正のリーン角θLを有する、ことを
特徴とする低騒音ファン静翼が提供される。この構成に
より、ハブ側及びチップ側の両方の全圧損失を低減し、
かつハブ側及びチップ側の両方で騒音を低減することが
できる。
転方向逆向きの負のリーン角θLを有し、それ以外のチ
ップ側で回転方向の正のリーン角θLを有する、ことを
特徴とする低騒音ファン静翼が提供される。この構成に
より、ハブ側及びチップ側の両方の全圧損失を低減し、
かつハブ側及びチップ側の両方で騒音を低減することが
できる。
【0011】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
負のリーン角θLは、ハブ近傍の高損失領域において、
約−20°以上、0°未満であり、前記正のリーン角θ
Lは、チップ側において、約10°以上、40°未満で
ある。後述する空力性能の検討結果から、ハブ側のリー
ン角は、約−20°以上、0°未満の範囲で、チップ側
のリーン角は、約10°以上、40°未満の範囲で全圧
損失が改善されかつ騒音低減効果も得られることが確認
された。
負のリーン角θLは、ハブ近傍の高損失領域において、
約−20°以上、0°未満であり、前記正のリーン角θ
Lは、チップ側において、約10°以上、40°未満で
ある。後述する空力性能の検討結果から、ハブ側のリー
ン角は、約−20°以上、0°未満の範囲で、チップ側
のリーン角は、約10°以上、40°未満の範囲で全圧
損失が改善されかつ騒音低減効果も得られることが確認
された。
【0012】前記負のリーン角θLは、ハブ近傍の高損
失領域において、−10°±3°であり、前記正のリー
ン角θLは、チップ側において、30°±3°である、
ことが好ましい。空力性能の検討結果から、ハブ側のリ
ーン角は、−10°±3°で、チップ側のリーン角は、
30°±3°で全圧損失が最小となり、かつ騒音低減効
果も得られることが確認された。
失領域において、−10°±3°であり、前記正のリー
ン角θLは、チップ側において、30°±3°である、
ことが好ましい。空力性能の検討結果から、ハブ側のリ
ーン角は、−10°±3°で、チップ側のリーン角は、
30°±3°で全圧損失が最小となり、かつ騒音低減効
果も得られることが確認された。
【0013】更に正のスイープ角θSを有する低騒音フ
ァン静翼が提供される。かかる正のスイープ角θSを有
することにより、ハブ側及びチップ側の両方で騒音を更
に低減することができる。
ァン静翼が提供される。かかる正のスイープ角θSを有
することにより、ハブ側及びチップ側の両方で騒音を更
に低減することができる。
【0014】前記正のスイープ角θSは、ハブ側におい
て、約15°以上、40°未満であり、チップ側におい
て、約0°以上、20°以下である。後述する空力性能
の検討結果から、正のスイープ角は、ハブ側で約15°
以上、40°未満、チップ側で約0°以上、20°以下
の範囲で、全圧損失が改善されかつ騒音低減効果も得ら
れることが確認された。
て、約15°以上、40°未満であり、チップ側におい
て、約0°以上、20°以下である。後述する空力性能
の検討結果から、正のスイープ角は、ハブ側で約15°
以上、40°未満、チップ側で約0°以上、20°以下
の範囲で、全圧損失が改善されかつ騒音低減効果も得ら
れることが確認された。
【0015】前記正のスイープ角θSは、ハブ側におい
て、20°±3°であり、チップ側においても、20°
±3°である、ことが好ましい。空力性能の検討結果か
ら、スイープ角θSが、ハブ側において20°±3°で
騒音低減効果が最大となりかつ全圧損失を低減でき、チ
ップ側において20°±3°で全圧損失を低減しながら
騒音低減効果も得られることが確認された。
て、20°±3°であり、チップ側においても、20°
±3°である、ことが好ましい。空力性能の検討結果か
ら、スイープ角θSが、ハブ側において20°±3°で
騒音低減効果が最大となりかつ全圧損失を低減でき、チ
ップ側において20°±3°で全圧損失を低減しながら
騒音低減効果も得られることが確認された。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。
【0017】図1は、本発明による低騒音ファン静翼の
模式図であり、図2は、その翼形状図である。なお図1
及び図2において、(A)は側面図、(B)は背面図で
ある。図1及び図2に示すように、本発明の低騒音ファ
ン静翼10は、ハブ近傍で回転方向逆向きの負のリーン
角θLを有し、それ以外のチップ側で回転方向の正のリ
ーン角θLを有する。また、正のスイープ角θSを有して
いる。
模式図であり、図2は、その翼形状図である。なお図1
及び図2において、(A)は側面図、(B)は背面図で
ある。図1及び図2に示すように、本発明の低騒音ファ
ン静翼10は、ハブ近傍で回転方向逆向きの負のリーン
角θLを有し、それ以外のチップ側で回転方向の正のリ
ーン角θLを有する。また、正のスイープ角θSを有して
いる。
【0018】図3は、スイープ角及びリーン角と騒音低
減量との関係図である。この図において、横軸はスイー
プ角及びリーン角、縦軸は騒音低減量である。また図中
の横軸は騒音低減量3PNLdBの目標ライン、3本の
曲線は、スイープ角のみ(◆)、リーン角のみ(■)及
び両方(▲)の場合の解析結果である。この表から、ス
イープ角とリーン角のどちらも場合でも、角度を増すほ
ど騒音低減効果が増大することがわかる。また、目標の
騒音低減効果を得るためには、リーン角のみでは不十分
だが、スイープ角のみを約23°以上にするか、スイー
プ角とリーン角の両方を約15°以上にする必要がある
ことがわかる。
減量との関係図である。この図において、横軸はスイー
プ角及びリーン角、縦軸は騒音低減量である。また図中
の横軸は騒音低減量3PNLdBの目標ライン、3本の
曲線は、スイープ角のみ(◆)、リーン角のみ(■)及
び両方(▲)の場合の解析結果である。この表から、ス
イープ角とリーン角のどちらも場合でも、角度を増すほ
ど騒音低減効果が増大することがわかる。また、目標の
騒音低減効果を得るためには、リーン角のみでは不十分
だが、スイープ角のみを約23°以上にするか、スイー
プ角とリーン角の両方を約15°以上にする必要がある
ことがわかる。
【0019】図4は、低騒音ファン静翼の特性図であ
る。この図において、左半分はスイープ角を変化させた
ときの騒音低減量(上図)と全圧損失(下図)の特性、
右半分はリーン角を変化させたときの同様の特性を示し
ている。
る。この図において、左半分はスイープ角を変化させた
ときの騒音低減量(上図)と全圧損失(下図)の特性、
右半分はリーン角を変化させたときの同様の特性を示し
ている。
【0020】図4の右側の特性図から、ハブ側のリーン
角は、約−20°以上、0°未満の範囲で、チップ側の
リーン角は、約10°以上、40°未満の範囲で全圧損
失が改善されかつ騒音低減効果も得られることが確認で
きる。また、特に、ハブ側のリーン角が、約−10°
で、全圧損失がほぼ最小となり、かつこの角度で騒音低
減効果も得られることがわかる。更に、チップ側のリー
ン角が、約30°で最小の全圧損失となり、かつこの角
度で非常に大きな騒音低減効果も得られることがわか
る。
角は、約−20°以上、0°未満の範囲で、チップ側の
リーン角は、約10°以上、40°未満の範囲で全圧損
失が改善されかつ騒音低減効果も得られることが確認で
きる。また、特に、ハブ側のリーン角が、約−10°
で、全圧損失がほぼ最小となり、かつこの角度で騒音低
減効果も得られることがわかる。更に、チップ側のリー
ン角が、約30°で最小の全圧損失となり、かつこの角
度で非常に大きな騒音低減効果も得られることがわか
る。
【0021】一方、図4の左側の特性図から、正のスイ
ープ角は、ハブ側で約15°以上、40°未満、チップ
側で約0°以上、20°以下の範囲で、全圧損失が改善
されかつ騒音低減効果も得られることが確認できる。ま
た、特に、このスイープ角θ Sは、ハブ側において約2
0°で騒音低減効果が最大となりかつ全圧損失も低減で
きる。更に、チップ側において約20°で全圧損失をわ
ずかに低減しかつ騒音低減効果も得られることがわか
る。
ープ角は、ハブ側で約15°以上、40°未満、チップ
側で約0°以上、20°以下の範囲で、全圧損失が改善
されかつ騒音低減効果も得られることが確認できる。ま
た、特に、このスイープ角θ Sは、ハブ側において約2
0°で騒音低減効果が最大となりかつ全圧損失も低減で
きる。更に、チップ側において約20°で全圧損失をわ
ずかに低減しかつ騒音低減効果も得られることがわか
る。
【0022】図4の特性図から、本発明による低騒音フ
ァン静翼の最適形態例として、表1に示す低騒音ファン
静翼を設定した。なお、この表に示すように、負のリー
ン角−10°は、ハブから30%スパンまでとし、正の
リーン角30°は、それからチップ側とした。
ァン静翼の最適形態例として、表1に示す低騒音ファン
静翼を設定した。なお、この表に示すように、負のリー
ン角−10°は、ハブから30%スパンまでとし、正の
リーン角30°は、それからチップ側とした。
【0023】
【表1】
【0024】表2は、本発明の低騒音ファン静翼の騒音
低減量の予測値である。この表において、(1)は、表
1に示した低騒音ファン静翼(Redesign1)、
(2)は参考としてリーン角が0の場合(Redesi
gn2)を示している。この表から、リーン角が0の場
合には、目標騒音低減量の3PNLdBにわずかに達し
得ないが、本発明の低騒音ファン静翼では、これを十分
に達成していることがわかる。
低減量の予測値である。この表において、(1)は、表
1に示した低騒音ファン静翼(Redesign1)、
(2)は参考としてリーン角が0の場合(Redesi
gn2)を示している。この表から、リーン角が0の場
合には、目標騒音低減量の3PNLdBにわずかに達し
得ないが、本発明の低騒音ファン静翼では、これを十分
に達成していることがわかる。
【0025】
【表2】
【0026】表3は、表1に示した本発明の低騒音ファ
ン静翼(Redesign1)と、参考用のリーン角が
0の静翼(Redesign2)を、従来の静翼(Ba
seline)と比較したものである。この表から、本
発明の低騒音ファン静翼(Redesign1)は、従
来の静翼(Baseline)に対して全圧損失が流量
平均で約30%、面積平均で約50%、改善されている
のがわかる。
ン静翼(Redesign1)と、参考用のリーン角が
0の静翼(Redesign2)を、従来の静翼(Ba
seline)と比較したものである。この表から、本
発明の低騒音ファン静翼(Redesign1)は、従
来の静翼(Baseline)に対して全圧損失が流量
平均で約30%、面積平均で約50%、改善されている
のがわかる。
【0027】
【表3】
【0028】表4は、流入角を±3°ずらしたときの計
算結果の比較である。この表から、流入角をプラス側に
ずらした場合に、屈曲部の影響がでているが、損失増加
はハブ、チップ側の剥離領域の増大によるものがほとん
どで、屈曲部による影響は小さいといえる。また、この
表から、上述したリーン角及びスイープ角は、±3°の
範囲ではほぼ同一の性能特性があるといえる。
算結果の比較である。この表から、流入角をプラス側に
ずらした場合に、屈曲部の影響がでているが、損失増加
はハブ、チップ側の剥離領域の増大によるものがほとん
どで、屈曲部による影響は小さいといえる。また、この
表から、上述したリーン角及びスイープ角は、±3°の
範囲ではほぼ同一の性能特性があるといえる。
【0029】
【表4】
【0030】図5は、ファン静翼の出口流れ場の比較図
であり、等マッハ線図を比較したものである。この図に
おいて、(A)はリーン角のない従来の静翼、(B)は
正のリーン角のみを持つ従来のリーン静翼、(C)は本
発明の低騒音ファン静翼である。この図から、(C)に
おいてハブ側でリーン角を正圧面側(負)にとることに
より、従来のリーン静翼(B)で見られるハブ側剥離領
域が大幅に低減されていることがわかる。従って、この
ハブ側剥離領域の低減により、上述した表3に示したよ
うに、全圧損失が大幅に低減され、かつ表2に示したよ
うに、騒音低減効果も十分に達成できることがわかる。
であり、等マッハ線図を比較したものである。この図に
おいて、(A)はリーン角のない従来の静翼、(B)は
正のリーン角のみを持つ従来のリーン静翼、(C)は本
発明の低騒音ファン静翼である。この図から、(C)に
おいてハブ側でリーン角を正圧面側(負)にとることに
より、従来のリーン静翼(B)で見られるハブ側剥離領
域が大幅に低減されていることがわかる。従って、この
ハブ側剥離領域の低減により、上述した表3に示したよ
うに、全圧損失が大幅に低減され、かつ表2に示したよ
うに、騒音低減効果も十分に達成できることがわかる。
【0031】また、翼の入口と出口でのマッハ数及び出
口流れ角の半径方向分布を比較した結果(図示せず)か
ら、標準静翼の機能が本発明の低騒音ファン静翼でも良
好に再現されていることが確認された。更に、複数の半
径位置での等マッパ線図と流速ベクトルを解析した結果
(図示せず)から、本発明の低騒音ファン静翼の流れ場
に、大きな剥離及び逆流が存在しないことが確認され
た。また、構造解析のための有限要素モデルと固有振動
解析結果であるキャンベル線図から、設計回転速度及び
定格70〜80%回転近傍で共振点が存在しないことも
確認できた。
口流れ角の半径方向分布を比較した結果(図示せず)か
ら、標準静翼の機能が本発明の低騒音ファン静翼でも良
好に再現されていることが確認された。更に、複数の半
径位置での等マッパ線図と流速ベクトルを解析した結果
(図示せず)から、本発明の低騒音ファン静翼の流れ場
に、大きな剥離及び逆流が存在しないことが確認され
た。また、構造解析のための有限要素モデルと固有振動
解析結果であるキャンベル線図から、設計回転速度及び
定格70〜80%回転近傍で共振点が存在しないことも
確認できた。
【0032】なお本発明は以上に述べた実施形態に限ら
れるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で各種
の変更が可能である。
れるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で各種
の変更が可能である。
【0033】
【発明の効果】上述したように、本発明の低騒音ファン
静翼は、ハブ側及びチップ側の両方の全圧損失を低減
し、かつハブ側及びチップ側の両方で騒音を低減するこ
とができ、これにより、空力性能を低下させることな
く、低騒音化が達成可能であり、かつ剥離や逆流がほと
んどなく、設計回転速度及び定格70〜80%回転近傍
で共振点が存在しない、等の優れた効果を有する。
静翼は、ハブ側及びチップ側の両方の全圧損失を低減
し、かつハブ側及びチップ側の両方で騒音を低減するこ
とができ、これにより、空力性能を低下させることな
く、低騒音化が達成可能であり、かつ剥離や逆流がほと
んどなく、設計回転速度及び定格70〜80%回転近傍
で共振点が存在しない、等の優れた効果を有する。
【図1】本発明による低騒音ファン静翼の模式図であ
る。
る。
【図2】本発明の低騒音ファン静翼の翼形状図である。
【図3】スイープ角及びリーン角と騒音低減量との関係
図である。
図である。
【図4】低騒音ファン静翼の特性図である。
【図5】ファン静翼の出口流れ場の比較図である。
【図6】従来のスイープ・リーン静翼の模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 大 東京都西多摩郡瑞穂町殿ケ谷229 石川島 播磨重工業株式会社瑞穂工場内 Fターム(参考) 3H034 AA02 AA16 BB03 BB08 BB19 CC03 DD07 EE06 EE18
Claims (6)
- 【請求項1】 ハブ近傍で回転方向逆向きの負のリーン
角θLを有し、それ以外のチップ側で回転方向の正のリ
ーン角θLを有する、ことを特徴とする低騒音ファン静
翼。 - 【請求項2】 前記負のリーン角θLは、ハブ近傍の高
損失領域において、約−20°以上、0°未満であり、
前記正のリーン角θLは、チップ側において、約10°
以上、40°未満である、ことを特徴とする請求項1に
記載の低騒音ファン静翼。 - 【請求項3】 前記負のリーン角θLは、ハブ近傍の高
損失領域において、−10°±3°であり、前記正のリ
ーン角θLは、チップ側において、30°±3°であ
る、ことを特徴とする請求項1に記載の低騒音ファン静
翼。 - 【請求項4】 正のスイープ角θSを有する、ことを特
徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の低騒音ファ
ン静翼。 - 【請求項5】 前記正のスイープ角θSは、ハブ側にお
いて、約15°以上、40°未満であり、チップ側にお
いて、約0°以上、20°以下である、ことを特徴とす
る請求項4に記載の低騒音ファン静翼。 - 【請求項6】 前記正のスイープ角θSは、ハブ側にお
いて、20°±3°であり、チップ側においても、20
°±3°である、ことを特徴とする請求項4に記載の低
騒音ファン静翼。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001154865A JP2002349498A (ja) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | 低騒音ファン静翼 |
| PCT/JP2002/004734 WO2002103206A1 (en) | 2001-05-24 | 2002-05-16 | Low noise fan stationary blade |
| US10/220,061 US6726445B2 (en) | 2001-05-24 | 2002-05-16 | Reduced noise fan stationary blade |
| EP02780779.1A EP1333181B1 (en) | 2001-05-24 | 2002-05-16 | Low noise fan stationary blade |
| CA002407702A CA2407702C (en) | 2001-05-24 | 2002-05-16 | Reduced noise fan stationary blade |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001154865A JP2002349498A (ja) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | 低騒音ファン静翼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002349498A true JP2002349498A (ja) | 2002-12-04 |
Family
ID=18999142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001154865A Pending JP2002349498A (ja) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | 低騒音ファン静翼 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6726445B2 (ja) |
| EP (1) | EP1333181B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002349498A (ja) |
| CA (1) | CA2407702C (ja) |
| WO (1) | WO2002103206A1 (ja) |
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| US7891943B2 (en) | 2005-11-29 | 2011-02-22 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries, Co. Ltd. | Stator cascade of turbo type fluid machine |
| JP2011094500A (ja) * | 2009-10-27 | 2011-05-12 | Ihi Corp | ジェットエンジン用圧縮機及びジェットエンジン |
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- 2001-05-24 JP JP2001154865A patent/JP2002349498A/ja active Pending
-
2002
- 2002-05-16 WO PCT/JP2002/004734 patent/WO2002103206A1/ja not_active Ceased
- 2002-05-16 CA CA002407702A patent/CA2407702C/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-05-16 EP EP02780779.1A patent/EP1333181B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-05-16 US US10/220,061 patent/US6726445B2/en not_active Expired - Lifetime
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| EP1333181A1 (en) | 2003-08-06 |
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