DE60003231T2

DE60003231T2 - Bläser- und kompressorschalldämpfung

Info

Publication number: DE60003231T2
Application number: DE60003231T
Authority: DE
Inventors: Andre Leblanc; Man-Chun Tse
Original assignee: Pratt and Whitney Canada Corp
Current assignee: Pratt and Whitney Canada Corp
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2020-12-19
Also published as: WO2001046944A1; DE60003231D1; CA2293076C; EP1242990A1; EP1242990B1; CA2293076A1; US6973193B1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Geräuschverringerung und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Verringern eines von einem Strahltriebwerk erzeugten Geräusches.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Ein Strahlflugzeug erzeugt typischerweise hohe Geräuschpegel, die in die umgebende Umgebung gestrahlt werden. Das war ein signifikanter negativer Faktor, der mit dem kommerziellen Luftverkehr verbunden war, seit der Einführung des Flugzeuggasturbinentriebwerks. Der größere Teil des von dem Flugzeug abgestrahlten Geräusches wird durch die Strahltriebwerke erzeugt, welche das Flugzeug antreiben. Die aktuelle moderne Triebwerkkonstruktion mit hohem Bypassverhältnis beinhaltet eine Gondel, welche das Strahltriebwerk umgibt. Das Triebwerk erzeugt Schub durch das Laufenlassen eines Bläsers in der Gondel. Ein Satz von Statorleitschaufeln ist in der Gondel in der Nähe des Bläsers oder Verdichters positioniert, um die von dem Bläser erzeugte Luftströmung zu stabilisieren. Das von dem Bläsertriebwerk mit hohem Bypassverhältnis erzeugte Geräusch ist zum großen Teil ein Ergebnis der Wechselwirkung zwischen dem Triebwerkbläser oder -verdichter und den Statorleitschaufeln und in einem geringeren Maße dem Abgas der Maschine. Das Bläser- und Verdichtergeräusch wird hauptsächlich von dem Triebwerkeinlass und dem Bypasskanal abgestrahlt.
Ein typisches akustisches Spektrum des Bläsers oder Verdichters beinhaltet einen breitbandigen Geräuschpegel und Töne bei der Laufschaufeldurchlauffrequenz (BPF - blade passage frequency) und ihre Harmonischen. Diese Töne sind üblicherweise -10 bis 15 dB über dem Breitbandpegel. Deshalb wird das Unterdrücken des BPF-Tons des Strahltriebwerkgeräusches die akustische Verschmutzung der Umgebung signifikant verringern. Die Laufschaufel- Durchlauffrequenz (BPF) hängt von der Anzahl und der Drehgeschwindigkeit der Bläser- oder Verdichterlaufschaufeln ab. Die Drehgeschwindigkeit des Bläsers oder Verdichters hängt davon ab, ob das Flugzeug startet, landet oder sich im Reiseflug bei einer Höhe befindet. Es ist höchst wünschenswert, das beim Starten oder Landen des Flugzeugs erzeugte Triebwerkgeräusch zu vermindern, um das um Flugplätze erzeugte Geräusch zu verringern.
Es wurden Anstrengungen bei der Entwicklung neuer Verfahren und Vorrichtungen zum Unterdrücken des Strahltriebwerkgeräusches, besonders des BPF- Tons, gemacht. Eine Option zur Strahltriebwerk-Geräuschverringerung ist es, eine schallabsorbierende Verkleidung in der das Strahltriebwerk umgebenden Gondel zu verwenden. Die Effektivität der Geräuschverringerung unter Verwendung einer schallabsorbierenden Verkleidung ist jedoch beschränkt durch das Fehlen an verfügbarem Raum an der Wand der Gondel. Außerdem ist es der momentane Trend bei der Triebwerkkonstruktion, den Durchmesser der Maschine zu erhöhen und dabei proportional die Länge der Maschine zu verringern. Bei dieser Konstruktion werden die absorptiven Verkleidungen weniger effektiv.
Eine andere Option zur Triebwerk-Geräuschverringerung ist es, das störende Geräusch mit einem zweiten Kontrollgeräuschfeld aktiv zu kontrollieren. Das Konzept der aktiven Schallkontrolle ist in dem Patent Nr. 2 043 416 der Vereinigen Staaten beschrieben, welches Leug für "Process for Silencing Sound Oscillations" erteilt wurde. Das Prinzip hinter der aktiven Kontrolle von Geräusch ist die Verwendung eines zweiten Kontrollgeräuschfelds, welches durch eine Vielzahl von Quellen erzeugt wird, um destruktiv mit dem störenden Geräusch wechselzuwirken. Das zweite Kontrollgeräuschfeld muss eine Schallwelle aufweisen, die, verglichen mit der Schallwelle des Geräusches, die gleiche Frequenz hat und phasenverschoben ist. Deshalb werden üblicherweise komplizierte Systeme und Vorrichtungen bei der aktiven Geräuschkontrolle verwendet, um die existierende Schallwelle zu messen und ein phasenumgekehrtes spiegelsymmetrisches Signal zu erzeugen, um eine Anti-Geräusch-Schallwelle zu generieren. Beispiele sind in den US-Patenten Nr. 5 386 689 an Bozich et al., welches am 7. Februar 1995 erteilt wurde, und US-Patent Nr. 5 515 444 an Burdisso et al., welches am 7. Mai 1996 erteilt wurde, beschrieben. Verbesserungen der aktiven Geräuschkontrolle sind in dem US-Patent Nr. 5 952 621 vorgenommen, welches Curtis et al. am 14. September 1999 erteilt wurde. Curtis beschreibt ein kompaktes, leichtes Schallverminderungssystem, welches ein Impedanzgerät aufweist, welches in der Gondel positioniert ist, um eine Geräusch-Schallwelle zu reflektieren. Die reflektierte Schallwelle ist phasenverschoben zu der Geräusch-Schallwelle, die von der Geräuschquelle fortschreitet und wechselwirkt destruktiv mit der Geräusch-Schallwelle, um die Amplitude zu vermindern. US-A-4 199 295 beschreibt ein Geräuschverringerungssystem, bei dem ein vorbestimmter Typ von zusätzlichem Geräusch erzeugt wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neue Option zur Geräuschverringerung bereitzustellen, welche sich gegenüber den passiven schallabsorbierenden Verkleidungen und den aktiven Geräuschkontrollsystemen im Stand der Technik unterscheidet.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System zum Verringern von Geräusch bereitzustellen, welches von einem Strahltriebwerk erzeugt wird, unter Verwendung von Tonmodulation, um die Schallenergie des Geräusches von einer Primärfrequenz des Geräusches auf einen breiten Bereich von Seitenbändern umzuverteilen und somit die Amplitude der Schallwelle des Geräusches zu verringern.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Geräuschverminderungssystem bereitzustellen, welches relativ einfach ist und befähigt ist, die Amplitude des BPF-Tons des Strahltriebwerkgeräusches effektiv zu verringern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Verfähren zum Unterdrücken von Geräusch mit einem Primärton von einer Geräuschquelle in einem Kanalgehäuse auf: das Erzeugen einer anregenden Schallwelle mit einer primären Frequenz, die generell verschieden ist von einer Frequenz des primären Tons des Geräusches und das Modulieren des primären Tons des Geräusches unter Verwendung der erzeugten anregenden Schallwelle, um in dem Kanalgehäuse ein Fluidmedium anzuregen, in dem sich eine Schallwelle des Geräusches ausbreitet, so dass die Schallenergie des Geräusches von der Frequenz des primären Tons auf einen breiten Bereich von Seitenbändern umverteilt wird und die Amplitude des primären Tons des Geräusches verringert wird.
Das Fluidmedium ist vorzugsweise Luft, und die anregende Schallwelle wird vorzugsweise durch eine Kraft der Luftströmung erzeugt, die auf ein mechanisches Gerät einwirkt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein System zum Unterdrücken von Garäusch mit einem primären Ton von einer Geräuschquelle auf: ein längliches Gehäuse, welches die Geräuschquelle umgibt, wobei das Gehäuse eine erste und eine zweite Öffnung an entgegengesetzten Enden hat, wobei die Schallwelle von der Geräuschquelle in der Luft nach außen in Richtung zu der ersten und der zweiten Öffnung fortschreitet; und einen Generator für eine anregende Schallwelle, der dem Gehäuse zugeordnet ist, wobei der Generator eine anregende Schallwelle erzeugt mit einer primären Frequenz, die generell verschieden von einer Frequenz des primären Tons des Geräusches ist, um die Luft in dem Gehäuse anzuregen und den primären Ton des Geräusches so zu modulieren, dass Schallenergie von dem Geräusch von der Frequenz des primären Tons zu einem breiten Bereich von Seitenbändern verteilt wird und die Amplitude des primären Tons des Geräusches verringert wird.
Der Generator für die anregende Schallwelle ist vorzugsweise an einer Innenwand des Gehäuses positioniert. Der Generator der anregenden Schallwelle weist vorzugsweise eine mechanische Vorrichtung auf, die von einer Kraft der Luftströmung angeregt wird, um die anregende Schallwelle zu erzeugen.
Die Technologie der Frequenzmodulation wurde ursprünglich zur Übertragung von Radiosignalen entwickelt. Eine eintönige Schallwelle ist ähnlich zu einem Radiosignal mit einer Frequenz eine Sinuswelle. In einer Sinuswelle gibt es drei Parameter, die geändert werden können: Amplitude, Frequenz und Phase. Amplituden- und Pulsmodulation werden erzielt durch das Ändern der Amplitude einer Sinuswelle. Das Ändern der Frequenz oder Phase der Sinuswelle erzeugt Frequenzmodulation (FM - frequency modulation) oder Phasenmodulation (PM - phase modulation). Bei der Radiosignal-Frequenzmodulation ändert das modulierende Signal die Frequenz des Trägers. Die Amplitude des modulierenden Signals bestimmt wie weit (in der Frequenz) das Trägersignal sich verschieben wird; das wird als die Fregenzabweichung oder ΔFdev bezeichnet. Die Frequenz des modulierenden Signals bestimmt, wie schnell das Trägersignal sich von einer Frequenz zur anderen verschieben wird. Dies wird als die Modulationsfrequenz oder FM bezeichnet. Für eine vorgegebene Frequenzabweichung und eine vorgegebene Geschwindigkeit der Frequenzänderung ist der Modulationsindex, der β genannt wird, definiert als ΔFdPV/FM. Frequenzmodulation kann abhängig von dem Modulationsindex β eine infinite Anzahl von Seitenbändern um das Trägersignal erzeugen. Eine mathematische Lösung der Frequenzmodulation erfordert Bessell-Funktionen. Die Bessell-Funktionen liefern eine Angabe für die Anzahl und die relative Stärke der Seitenbänder. Bei der Frequenzmodulation verursacht der Modulationseffekt auf die Amplitude der Trägerfrequenz immer eine Abnahme dieser Amplitude, weil die Modulationsenergien über das gesamte Frequenzspektrum verteilt wird. Es ist deshalb auch wahr, dass jede Amplitude der Frequenzen in den infiniten Seitenbändern kleiner ist als die Amplitude der Trägerfrequenz. In einem speziellen Fall mit dem passenden Modulationsindex β kann das Trägersignal vollständig verschwinden.
Das Prinzip der Frequenzmodulation wird gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, um das neue Geräuschverminderungsverfahren zum Unterdrücken eines Geräusches mit einem primären Ton bereitzustellen. So wie die Frequenzmodulation einer Radiosignalübertragung erfolgt, wird eine zweite Schallwelle, die als ein Modulationssignal wirkt, die Frequenz eines eintönigen Geräusches modulieren, das als ein Trägersignal wirkt und verteilt so die Schallenergie des Geräusches von der Frequenz des einen Tons auf einen breiten Bereich von Seitenbändern, so dass die Amplitude des einen Tons des Geräusches verringert wird. Obwohl die Schallenergie des Geräusches nicht verschwindet, wird sie von einem eintönigen Geräusch zu einem Geräusch mit einem sehr breiten akustischen Spektrum mit relativ niedriger Amplitude bei jeder Frequenz verschoben, was viel besser für die Umgebung ist und zu einer viel geringeren Auswirkung auf die menschlichen Ohren führt.
Bei der Frequenzmodulation muss die Frequenz eines modulierenden Signals nicht gleich der Frequenz des Trägersignals sein, und sie ist generell verschieden. Das Modulationssignal hat eine maximale Amplitude, die nun eine Frequenzvariation des Trägersignals ist und sie ist gleich der Frequenzabweichung ΔFdev. Bei der Radiosignalübertragung wird ein Gerät in dem FM-Sender benötigt, um die momentane Abweichung des harmonischen Signals in eine korrespondierende Änderung der harmonischen Frequenz zu übersetzen. Jedoch kann die Frequenzmodulation bei der Geräuschkontrolle im Fluidmedium auf eine derartige Vorrichtung verzichten, weil anders als bei der Ausbreitung von. Radiosignalen die Ausbreitung von Schallwellen von einem Medium abhängt, das typischerweise die Umgebung ist. Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Frequenzmodulation erfolgt, wenn ein Fluidmedium, in dem eine erste Schallwelle sich ausbreitet, von einer zweiten Welle mit einer von der Frequenz der ersten Schallwelle verschiedenen Frequenz angeregt wird.
Gemäß einer spezielleren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Schallverminderungssystem zum Unterdrücken von Geräusch mit einem primären Ton von einem Strahltriebwerk eine das Strahltriebwerk umgebende Gondel auf, wobei die Gondel einen Einlass und einen Auslass zum Aufnehmen · bzw. Abgeben einer Luftströmung aufweist, in der eine Schallwelle des Geräusches, welches von dem Strahltriebwerk erzeugt wurde, sich nach außen in Richtung zu dem Einlass und dem Auslass ausbreitet, und einen Generator für eine anregende Schallwelle, der der Gondel zugeordnet ist, und eine anregende Schallwelle mit einer primären Frequenz, die generell verschieden ist von einer Frequenz des primären Tons des Geräusches erzeugt, um die Luftströmung in der Gondel anzuregen und den primären Ton des Geräusches zu modulieren, so dass die Schallenergie des Geräusches von der Frequenz des primären Tons auf einen breiten Bereich von Seitenbändern verteilt wird und die Amplitude des primären Tons des Geräusches verringert wird.
Der Generator für die anregende Schallwelle ist vorzugsweise eine mechanische Vorrichtung, die von einer Kraft der Luftströmung angeregt wird, um die anregende Schallwelle zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die mechanische Vorrichtung ein Hinderniselement auf welches an einer Innenwand der Gondel an dem Einlass positioniert ist und deshalb der Luftströmung, welche in den Einlass der Gondel gelangt, ausgesetzt ist. Das Hinderniselement wird durch die Kraft der in den Einlass der Gondel gelangenden Luftströmung angeregt, um die anregende Schallwelle zu erzeugen. Die Amplitude und die Frequenz der anregenden Schallwelle hängen von der Geschwindigkeit der Luftströmung, der Geometrie und der Abmessungen des Hinderniselements ab. Die erzeugte anregende Schallwelle reagiert dann auf die Luftströmung in der Gondel, um die Luftströmung anzuregen, in der sich das BPF-Tongeräusch ausbreitet, so dass die Frequenzmodulation der BPF-Tonschallwellen stattfindet.
Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die mechanische Vorrichtung eine Öffnung, die in der Innenwand der Gondel an dem Einlass definiert ist. Eine Luftströmung wird von der Öffnung in die Gondel gespritzt. Abhängig von der Geschwindigkeit der eingespritzten Luftströmung, der Geometrie und der Abmessung der Öffnung wird die anregende Schallwelle mit einer gewünschten Frequenz und Amplitude generiert und wirkt auf die Luftströmung von der Umgebung, welche in den Einlass des Strahltriebwerks gelangt um die Frequenzmodulation des BPF-Tongeräusches zu erzeugen. Die Frequenz und die Amplitude der anregenden Schallwelle, die in dieser Ausführungsform erzeugt wird, ist leichter einzustellen, weil der gesprühte Luftstrom befähigt ist, wie gewünscht kontrolliert zu werden. Bei der vorangegangenen Ausführungsform wird jedoch das Hinderniselement von der Luftströmung aus der Umgebung, welche in den Einlass des Triebwerks gelangt, angeregt, was davon abhängt, ob das Flugzeug startet oder landet oder sich im Reiseflug auf einer bestimmten Höhe befindet. Sämtliche signifikanten Änderungen der in den Einlass des Strahltriebwerks gelangenden Luftströmung wird die Leistung des Triebwerks ändern, was unerwünscht sein kann. Deshalb wird ein gewünschter Bereich der Frequenzen und Amplituden der anregenden Schallwelle generell erzielt durch ein Vorbestimmen der Geometrie und der Abmessung des Hinderniselements in einem Zustand des Bereichs, in der sich die Luftströmung ändert.
Das Geräuschverminderungsverfahren und system gemäß der vorliegenden Erfindung schafft eine neue Möglichkeit zum Unterdrücken des BPF-Tons des Strahltriebwerkgeräusches und vermeidet komplizierte Vorrichtungen, die momentan bei den meisten aktiven Geräuschkontrollsystemen des Stands der Technik verwendet werden zum Erfassen der Geräuschfrequenz und -phase, und Kontrollieren der Frequenz und der Phase der erzeugten Schallwelle für eine Anpassung.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Nachdem so generell die Art der Erfindung beschrieben wurde, wird die vorliegende Erfindung an Hand der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen besser verstanden, für die gilt:
Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht einer Strahltriebwerkanordnung, welche eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet;
Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht einer Strahltriebwerkanordnung, welche eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet; und
Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht eines Strahltriebwerk, welches eine weitere Ausführungsform der Erfindung beinhaltet.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es wird nun im Detail auf die momentan bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen. Wann immer möglich, werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen durchgängig verwendet, um gleiche oder ähnliche Teile zu bezeichnen.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Geräuschverminderungsverfahren und - system zum Unterdrücken von Geräusch mit einem Hauptton aus einer Geräuschquelle in einem Kanalgehäuse gerichtet. Bei den nachfolgend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen ist die Geräuschquelle ein Strahltriebwerk, welches von einer Gondel umgeben ist. Viele verschiedene Strahltriebwerkkonstruktionen sind in der Technik bekannt. Es ist angedacht, dass die vorliegende Erfindung verwendet werden kann, um das nach irgendeiner Konstruktion eines Strahltriebwerks erzeugte Geräusch sowie Geräusch, welches von einer anderen Quelle, die in einem Kanalgehäuse erzeugt wird, in dem die Unterdrückung der Geräuschabstrahlung insbesondere aus dem Einlass der Maschine gewünscht ist, zu unterdrücken. Eine Strahltriebwerkanordnung, die in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, ist generell mit dem Bezugszeichen 20 versehen, die drei verschiedene Ausführungsformen der Erfindung, die in den jeweiligen Zeichnungen dargestellt sind, beinhaltet.
Die Strahltriebwerkanordnung 20 hat ein längliches Gehäuse, welches auch als Gondel 22 bekannt ist, die ein Strahltriebwerk 24 umgibt und radial davon beabstandet ist um einen Bypasskanal 25 zu bilden. Die Gondel 22 hat eine erste Öffnung an der Vorderseite der Anordnung 20, um einen Einlass 26 des Strahltriebwerks zu bilden, und eine zweite Öffnung an dem rückwärtigen Ende der Anordnung 26, um einen Auslass 28 des Strahltriebwerks zu bilden.
Die Gondel 22 hat eine innere Wand 30 und ein äußere Wand 32. Ein Satz von stationären Rotorleitschaufeln 34 ist zwischen der Gondel 22 und dem Strahltriebwerk 24 positioniert. Das Strahltriebwerk 24 hat Bläserlaufschaufeln 36, die rotieren, um Luft 38, welche in den Einlass 26 gelangt, durch die Statorleitschaufeln 34 und den Bypasskanal 25 und durch den Auslass 28 nach außen zu schieben. Ein Teil der von den Bläserlaufschaufeln 36 geschobenen Luft gelangt in das Triebwerk 24 und wird weiter durch Verdichterlaufschaufeln 37 verdichtet, um die Brennstoffverbrennung in der Maschine zu unterstützen.
Der Betrieb des Strahltriebwerks erzeugt eine signifikante Menge an Geräusch. Das Geräusch wird hauptsächlich durch Druckfluktuationen an den stationären Statorleitschaufeln 34 erzeugt, wobei es durch Strömungsstörungen von den rotierenden Bläserlaufschaufeln 36 erzeugt wird. Der Schalldruck, der in der Gondel 22 durch die Wechselwirkung der Bläserlaufschaufeln 36 und der Statorleitschaufeln 34 erzeugt wird, ändert sich sinusförmig in umfangsmäßiger Richtung um das Strahltriebwerk 24. Der Schalldruck variiert auch radial über die Gondel 22 nach einem komplizierten Muster. Das durch die Schalldruckvariationen erzeugte Triebwerkgeräusch ist üblicherweise von einem signifikanten Ton dominiert, welcher der Ton der Bläserlaufschaufel-Durchgangsfrequenz (BPF - blade passage frequency) ist. Die Schallwelle einschließlich dem dominierenden BPF-Ton breitet sich durch die Luft 38 in der Gondel 22 in Richtung auf den Einlass 22 und den Auslass 28 aus. Ohne irgendein Geräuschverminderungssystem wird sich die Schallwelle in die Umgebung ausbreiten, um das durch den BPF-Ton dominierte Geräusch zu erzeugen. Da es jedoch bekannt ist, dass die BPF-Ton-Geräuschabstrahlung von dem Einlass 26 bei einem größeren Pegel ist als die Abstrahlung von dem Auslass 28, ist es jedoch wünschenswerter, die Geräuschabstrahlung von dem Einlass 26 zu unterdrücken.
Gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die in der Fig. 1 gezeigt ist, ist ein Hinderniselement 40 an der Innenwand 30 der Gondel 22 an dem Einlass 26 angebracht. Es ist eine Metallplatte mit einer vorbestimmten Geometrie und vorbestimmten Abmessung, die daran angepasst ist, von der Luftströmung 38 angeregt zu werden, um Schallwellen zu erzeugen, die von einer Frequenz in einem bestimmten Bereich dominiert sind. Die generierten Schallwellen wirken auf die Luftströmung 38 und beeinflussen deshalb des Ausbreiten des BPF-Ton-Geräusches, was die Frequenzmodulation des BPF-.
Tons in der Luft 38 bewirkt. Das Hinderniselement 40 ist abhängig von den verschiedenen Typen von Strahltriebwerken konstruiert, und es können eine Mehrzahl von Hinderniselementen 40 voneinander beabstandet sein.
Die Frequenz und die Amplitude der anregenden Schallwelle, die von dem Hinderniselement erzeugt wird, ist nicht geeignet, dynamisch einstellbar zu sein. Die Änderung der Frequenz und die Amplitude der anregenden Schallwelle ist jedoch nicht wesentlich für das Ergebnis der Geräuschverminderung bei der Frequenzmodulation im Gegensatz zu der Änderung der Frequenz und der Phase der kontrollierenden Schallwelle bei einer aktiven Geräuschkontrolle.
Der Vorteil dieser Ausführungsform ist ihre einfache Konfiguration. Das Hinderniselement 40 reflektiert und zerstreut auch potenziell in vorteilhafter Weise die BPF-Ton-Schallwelle.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine Öffnung oder Düse 42 in der Innenwand 30 der Gondel 22 an dem Einlass 26 vorgesehen ist. Die Öffnung oder Düse 42 befindet sich in Fluidverbindung mit einer Quelle für verdichtete Luft, die eine separate Quelle für verdichtete Luft oder eine Kammer sein kann, die druckbeaufschlagte Luft enthält, die von dem Verdichter des Strahltriebwerks komprimiert wurde. Wenn eine Luftströmung 44 aus der Öffnung oder Düse 42 mit einer hohen Geschwindigkeit in die Gondel 22 gespritzt wird, weisen die Schallwellen eine dominierende Frequenz auf, die generell von der Frequenz des durch die Bläserlaufschaufeln 36 und die Statorleitschaufeln 34 erzeugten BPF-Tons verschieden ist. Die dominierende Frequenz und ihre Amplitude der erzeugten Schallwellen wird bestimmt durch die Geschwindigkeit der eingespritzten Luft 44, der Geometrie und der Abmessung oder Düse 42. Bei dieser Ausführungsform ist die erzeugte Schallwelle befähigt, einstellbar zu sein, weil die Geschwindigkeit der eingespritzten Luft 44 durch ein Ändern des Drucks und des Volumens der verdichteten Luft bequem einstellbar ist, unter Verwendung eines Fluidkreislaufs, der wohl bekannt ist. Die Öffnung oder Düse 42 kann auch optional ein einstellbares Ventil sein, um deren Geometrie und Dimension zu ändern, um die dominierende Frequenz und ihre Amplitude der erzeugten Schallwellen zu beeinflussen. Verglichen mit der in den Einlass 26 gelangenden Menge an Luftströmung 38 aus der Atmosphäre ist der ausgestoßene Luftstrom 44 von einer geringen Menge, was wenig Einfluss auf die Leistung des Strahltriebwerks 24 hat.
Eine dritte Ausführungsform der Erfindung in der Fig. 3 gezeigt. Ein akustischer Ton 46 wird in die Innenseite der Gondel 22 eingebracht, um die Luftströmung 38 anzuregen, um das Stattfinden der Frequenzmodulation des BPF-Tons des von den Bläserlaufschaufeln 36 und den Statorleitschaufeln 34 erzeugten Geräusches zu bewirken. Der akustische Ton 46 kann ein Lautsprecher (nicht gezeigt) oder etwas Ähnliches sein, was hinter der Innenwand der Gondel 22 versteckt ist. Es ist auch möglich, den Generator für den akustischen Ton (nicht gezeigt) an einem bequemen Platz relativ zu der Strahltriebwerkanordnung 20 zu positionieren, und der erzeugte akustische Ton 46 wird beispielsweise durch einen Kanal durch eine Öffnung 48, die an der Innenwand 30 definiert ist, in das Innere der Gondel 22 gelenkt. Der Generator für den akustischen Ton kann jede Art von bekanntem Schallwellengenerator sein, der bequem zum Einstellen der Parameter des erzeugten akustischen Tons 46 ist. Ähnlich zu der Ausführungsform in Fig. 1 können sich die Anzahl und die Position der Öffnung 42 und 48 in den Fig. 2 und 3, abhängig von der Konstruktion der Triebwerke und anderer Überlegungen, ändern.
Die vorangehend beschriebenen Ausführungsformen sind nur Beispiele zum Darstellen eines Systems und Verfahrens zur Geräuschverminderung unter Verwendung von Frequenzmodulation. Der Fachmann auf dem Technikgebiet wird erkennen, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an dem Verfahren zur Herstellung der vorliegenden Erfindung und bei der Konstruktion ihrer Geräuschverminderungssysteme vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, die lediglich durch die angefügten Ansprüche beschränkt sein soll.

Claims

1. Verfahren zum Unterdrücken von Geräusch mit einem primären Ton von einer Geräuschquelle in einem Kanalgehäuse, aufweisend:

Erzeugen einer anregenden Schallwelle mit einer primären Frequenz, die generell verschieden ist von einer Frequenz des primären Tons des Geräusches, und

Modulieren des primären Tons des Geräusches unter Verwendung der erzeugten anregenden Schaltwelle, um in dem Kanalgehäuse ein Fluidmedium anzuregen, in dem sich eine Schallweile des Geräusches ausbreitet, so dass Schallenergie von dem Geräusch von der Frequenz des primären Tons auf einen breiten Bereich von Seitenbändern umverteilt wird und die Amplitude des primären Tons des Geräusches verringert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fluidmedium Luft ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die anregende Schallwelle von einer Kraft einer Fluidströmung erzeugt wird, die auf eine mechanische Vorrichtung wirkt.

4. Geräuschverminderungssystem zum Unterdrücken von Geräusch mit einem Primärton von einer Geräuschquelle, aufweisend:

ein längliches Gehäuse (22), welches die Geräuschquelle umgibt, wobei das Gehäuse eine erste und eine zweite Öffnung (26, 28) an entgegengesetzten Enden hat, wobei sich die Schallwelle von der Geräuschquelle in der Luft nach außen in Richtung zu der ersten und der zweiten Öffnung ausbreitet; und

einen Generator (40) für eine anregende Schallwelle, der dem Gehäuse zugeordnet ist, wobei der Generator eine anregende Schallwelle mit einer primären Frequenz, die generell verschieden von einer Frequenz des primären Tons des Geräusches ist, erzeugt, um die Luft in dem Gehäuse anzuregen und den Primärton des Geräusches zu modulieren, so dass Schallenergie von dem Geräusch von der Frequenz des primären Tons zu einem breiten Bereich von Seitenbändern umverteilt wird und die Amplitude des primären Tons des Geräusches verringert wird.

5. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 4, wobei der Generator (40) für die änregende Schallwelle an einer Innenwand (30) des Gehäuses (22) positioniert ist.

6. Geräuschverminderungssystem zum Unterdrücken von Geräusch mit einem primären Ton von einem Strahltriebwerk (20), aufweisend:

eine Gondel (22), welche das Strahltriebwerk umgibt, wobei die Gondel einen Einlass (26) und einen Auslass (28) zum Aufnehmen bzw. zum Abgeben von Luftströmung hat in der eine Schallwelle des von dem Strahltriebwerk erzeugten Geräusches sich nach außen in Richtung zu dem Einlass und zu dem Auslass ausbreitet; und

einen Generator (40) für eine anregende Schallwelle, der der Gondel zugeordnet ist, und eine anregende Schallwelle mit einer primären Frequenz, die generell verschieden von einer Frequenz des primären Tons des Geräusches ist, erzeugt um die Luftströmung in der Gondel anzuregen und den primären Ton des Geräusches zu modulieren, so dass die Schallenergie des Geräusches von der Frequenz des primären Tons zu einem breiten Bereich von Seitenbändern umverteilt wird und die Amplitude des primären Tons des Geräusches verringert wird.

7. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 6, wobei der Generator (40) für anregende Schallwellen an einer Innenwand (30) der Gondel (22) an dem Einlass (26) angeordnet ist.

8. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 5 oder 7, wobei der Generator (40) für anregende Schallwellen eine mechanische Vorrichtung aufweist die von einer Kraft einer Luftströmung angeregt wird, um die anregende Schallwelle zu erzeugen.

9. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 8, sofern abhängig von Ansprüch 7, wobei die mechanische Vorrichtung ein Hinderniselement (40) aufweist, welches der in den Einlass (26) der Gondel (22) gelangenden Luftströmung ausgesetzt ist.

10. Geräuschverminderungssystem nach Anspruch 8, sofern abhängig von Anspruch 7, wobei die mechanische Vorrichtung eine in der Innenwand (30) definierte Öffnung (42) aufweist und einen Luftstrom von der Öffnung (42) in die Gondel (22) spritzt.