超音速/極超音速エンジンの低騒音化技術

摘要

Noise reduction technologies for supersonic/hypersonic engines are reviewed. The new aircraft noise regulation (Annex 16 Volume 1 Chapter 4) of ICAO (International Civil Aviation Organization) came into effect in 2006, which requires 10 dB quieter takeoff and landing for civil aircrafts when compared with the previous Chapter 3. For subsonic aircrafts, jet noise reduction has been achieved by reducing their jet velocities, which is realized by high-bypass turbofan engines. On the contrary, for supersonic/hypersonic vehicles, which employ turbojet or low-bypass turbofan engines, this strategy is not available because of the increase in the frontal area and the decrease in the jet velocity. It is challenging to realize sufficiently quiet takeoff and landing without the penalty of the cruise velocity. In this review, several strategies for reducing the jet noise from supersonic/hypersonic engines, such as a mixer-ejector nozzle, an eccentric nozzle, a tabbed nozzle, and a nozzle with gas injection, are introduced. Still it seems to be difficult to meet the new strict regulation, and it is necessary to take into account not only the combination of these methods but also the optimization of the flight trajectory using noise prediction methods at early stage of the engine design.%従来の航空機の2倍，巡航マッハ数M=2で飛行するコンコルドは，いまから10年前の2003年に退役した。理由は様々に語られるが，最大の原因の1つは言うまでもなくジュット騒音である。超音速巡航を可能とするため，Olympus 593 Mk 610ターボジェットエンジンが開発された。ジェット速度900m/s，地上静止推力169kNを発生するアフターバーナ付ツインスプールターボジェットエンジンである。コンコルドのような高高度での超音速巡航に特化した場合，ジェット速度増大のため低バイパスターボファンエンジンあるいはターボジェットエンジンが選択される。現代の亜音速機の超高バイパスターボファンエンジンのジェット速度（完全混合ジェット速度）が300m/s程度まで低下していることを考えると，ジェット速度は実に3倍に達していたことになる。そのジェット騒音は当時としても突出しており，離着陸には厳しい制限が課された。例えばJFK国際空港からの離陸では使用滑走路が限定され，エアボーン後は人口密集地上空を避けすぐ海側へと旋回する特別な離陸飛行経路を要求された。推力カットバックで騒音を抑え，海上をはうように上昇する。