專利名稱：在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的后部減少噪音排放的方法和因此改進(jìn)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的后部減少噪音排放的方法和因此改進(jìn)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)
本發(fā)明涉及用于飛行器在雙路式渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的后部減少噪音排放 的方法，也涉及通過實(shí)施這種方法而改進(jìn)的渦4侖發(fā)動(dòng)才幾。
眾所周知，雙函式渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括在前部限定進(jìn)氣口的發(fā)動(dòng)機(jī)吊 倉，并且該發(fā)動(dòng)機(jī)吊倉包含冷氣流風(fēng)扇、熱氣流中央發(fā)生器和具有環(huán)形 截面的風(fēng)扇通道，該風(fēng)扇通道配有用于冷氣流的噴嘴，在環(huán)繞所述熱氣 流中央發(fā)生器的內(nèi)罩和具有環(huán)形截面的聲衰減涂層的內(nèi)部管狀表面之 間形成所述風(fēng)扇通道，形成所述發(fā)動(dòng)機(jī)吊倉后部的外風(fēng)扇罩在內(nèi)部支撐
該聲衰減涂層，所述涂層包括前面部分，該前面部分被設(shè)置在所述噴 嘴的上游并且具有用于噪音聲衰減的最佳厚度，該噪音由所述風(fēng)扇產(chǎn)生 并且由所述冷氣流傳播；另外也包括后面部分，該后面部分鄰接于所述 前面部分并且被設(shè)置在所述噴嘴喉部的兩側(cè)，所述后面涂層部分具有的 厚度朝所述外風(fēng)扇罩的后緣減小，該后緣限定用于所述冷氣流的環(huán)形噴 出口 ，并且所述前面涂層部分在它與所述后面涂層部分的接合處附近具 有匯聚區(qū)域，在該匯聚區(qū)域內(nèi)，該前面涂層部分的內(nèi)部管狀表面開始朝 所述噴嘴匯聚。
由于所述聲衰減涂層的后面部分具有漸減的厚度，該厚度小于所述 前面部分的最佳厚度-除了可能在與后者的接合處_該后面部分可能 不具有最佳的衰減特性。
此外，確定聲衰減涂層的內(nèi)部管狀表面的形狀，特別是在所述噴嘴 對(duì)面-即在所述后面部分的水平面上-的形狀被確定用于與所述熱氣 流中央發(fā)生器內(nèi)罩的形狀結(jié)合，使得所述噴嘴的性能-以及因此所述渦 輪發(fā)動(dòng)機(jī)的性能-最佳。因此不能不降低渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的性能地改變所述 聲衰減涂層的內(nèi)部管狀表面的形狀。
然而申請人發(fā)現(xiàn)，在某些條件下，通過改變所述涂層后面部分的形 狀有可能極大地增強(qiáng)該涂層后面部分的聲衰減，而只要以可沖妄受的方式 略微降低渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。
少噪音排放的方法的顯著特點(diǎn)在于"' ^一 '口 ；, - 確定風(fēng)扇通道的臨界區(qū)域，該臨界區(qū)域起始于所述噴嘴喉部并 且向前延伸，在該臨界區(qū)域內(nèi)，在不需要更改所述噴嘴參數(shù)的情況下， 所述風(fēng)扇通道任何可能的幾何更改，以及因此后面涂層部分內(nèi)部管狀表
面的幾何更改都是不可能的；
- 在所述前面涂層部分的匯聚區(qū)域內(nèi)，以所述涂層的厚度朝所述 后面涂層部分逐漸增加的方式改變內(nèi)部管狀表面，并且這個(gè)在鄰近的后 面涂層部分的內(nèi)部管狀表面內(nèi)的逐漸改變一直持續(xù)到獲得具有增加了 厚度的后面部分的區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)該厚度至少近似等于所述最佳厚 度；以及
- 通過彎曲輪廓的內(nèi)部管狀表面將所述具有增加厚度的區(qū)域的后 端連接到所述臨界區(qū)域的前端。
因此，依靠本發(fā)明，通過與該后面涂層部分的前部區(qū)域連通-該前 部區(qū)域在某些情況下可具有的軸向長度約為所述后面涂層部分總軸向 長度的四分之一并具有與所述前面涂層部分相等的最佳厚度，從而增強(qiáng) 所述后面涂層部分的聲衰減特性。
所述臨界區(qū)域的范圍優(yōu)選地由下述事實(shí)確定冷氣流在那里的馬赫 數(shù)約從0.8 (在前部)到1 (在喉部)變化。必須避免所述聲衰減涂層的 內(nèi)部管狀表面的任何幾何改變，因?yàn)檫@會(huì)以不可忽一見的方式改變噴嘴的 參數(shù)。
此外，對(duì)于聲衰減涂層逐漸的形狀改變來說，最好起始于所述匯聚 區(qū)域內(nèi)，冷氣流在該匯聚區(qū)域內(nèi)加速，因?yàn)樗龈淖兤鹗加谙鄬?duì)較低的 馬赫數(shù)，例如處于0.4和0.55之間。由此得出，從所述前面涂層部分的 匯聚區(qū)域到臨界區(qū)域的前端，形狀改變(包括所述彎曲輪廓的內(nèi)部管狀 表面)發(fā)生在馬赫數(shù)約在0.45和0.8之間的范圍內(nèi)。
當(dāng)然，所述彎曲輪廓的內(nèi)部管狀表面絕對(duì)不能產(chǎn)生壓力梯度的倒 置，這會(huì)具有立刻造成邊界層分離的效果。為此，所述彎曲輪廓的形狀 參數(shù)Hi必須保持小于1.6。
特點(diǎn)在于在內(nèi)部由所述外風(fēng)扇罩支撐的具有環(huán)形i面的聲衰減涂層: 括在上游區(qū)域和所述噴嘴的臨界區(qū)域之間的彎曲輪廓，在該上游區(qū)域內(nèi) 所述涂層的厚度至少近似等于最佳厚度E。
附圖中的圖形將清晰地說明如何實(shí)施本發(fā)明。在附圖中，相同的標(biāo) 號(hào)表示相同的部件。


圖1是穿過雙路式渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸向橫截面的示意圖； 圖2是示出已知的在圖1渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇通道內(nèi)構(gòu)想的聲衰減管狀 涂層放大的橫截面示意圖3以類似圖2的視圖示出根據(jù)本發(fā)明改變的聲衰減管狀涂層；以
及
圖4是在根據(jù)本發(fā)明的聲衰減管狀涂層的改進(jìn)水平面上一部分圖3 的放大視圖，該視圖垂直于所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸線放大。
已知的用于飛行器的雙函式發(fā)動(dòng)機(jī)，如圖1，由穿過其縱軸L-L的 橫截面示意性示出，包括在前部限定進(jìn)氣口 2的發(fā)動(dòng)機(jī)吊倉1。發(fā)動(dòng)機(jī) 吊倉1包括風(fēng)扇3、熱氣流中央發(fā)生器4和冷氣流經(jīng)過的環(huán)形風(fēng)扇通道 5。
風(fēng)扇通道5配有對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)吊倉1后緣的環(huán)形噴出口 6。在環(huán)繞 所述熱氣流中央發(fā)生器4的罩7和形成所述發(fā)動(dòng)機(jī)吊倉1后部由外風(fēng)扇 罩IO在內(nèi)部支撐聲衰減管狀涂層9的內(nèi)部表面8 (參見圖2)之間形成 該風(fēng)扇通道5。
在風(fēng)扇通道5內(nèi)，罩7和內(nèi)部表面8形成噴嘴11，該噴嘴ll通向 環(huán)形噴出口 6并且它的喉部12位于相對(duì)于縱軸L-L橫切的平面13內(nèi)。
聲衰減管狀涂層9,例如具有吸收室的已知類型的聲衰減管狀涂層 9由兩個(gè)鄰4姿部分9A和9R構(gòu)成，具有相應(yīng)的形成所述內(nèi)部表面8的內(nèi) 部表面8A和8R,并且沿著線14相鄰接，其平面垂直于所述軸線L-L。 合理設(shè)置在噴嘴11上游的前面部分9A具有至少近似為常數(shù)的厚度E， 對(duì)應(yīng)于噪音的最佳衰減，該噪音由風(fēng)扇3產(chǎn)生并且被循環(huán)于風(fēng)扇通道5 內(nèi)的冷氣流傳播。另一方面，設(shè)置在噴嘴11的喉部12任一側(cè)面上并且 在軸線長度D上延伸的后面部分9R具有的厚度以均勻方式從線14 -在 這里它等于最佳厚度E-到環(huán)形噴出口6減小。當(dāng)然，由于小于最佳值 E(除了在線14上)的漸減厚度，后面部分9R就不能提供最佳的聲衰 減。
在上述配置中，風(fēng)扇通道內(nèi)的冷氣流是亞音速的并且使得
- 在聲衰減涂層9的后面部分9R對(duì)面，馬赫數(shù)約從線14處的0.55 到環(huán)形噴出口 6處的1.0變化；以及
- 在所述涂層9的前面部分9A對(duì)面，存在有
.發(fā)散的上游區(qū)域17U,所述冷氣流在該區(qū)域中減速，在那里的
馬赫數(shù)約從0.5到0.4變化；以及
. 匯聚的下游區(qū)域17D，所述冷氣流在該區(qū)域中加速，在那里的 馬赫數(shù)約從0.4到0.55變化。
如上所指出，本發(fā)明的目的是沿后部方向使最佳厚度為E的前面部 分9A增加長度d的區(qū)域9A',使得漸減厚度的后面部分9R減小為縮短 的長度D-d的區(qū)域9R'(參見圖3),而僅僅可忽略地降低渦輪發(fā)動(dòng)機(jī) 的性能。
因此，如圖4以更大比例所示
- 首先確定風(fēng)扇通道5的臨界區(qū)域15,從噴嘴喉部12的平面13 開始并且向前一直延伸到前面的邊界16，在不需要更改所述噴嘴12參 數(shù)的情況下，在臨界區(qū)域內(nèi)后面涂層部分9R的內(nèi)部管狀表面8R的任何 幾何更改是不可能。臨界區(qū)域15例如由下述事實(shí)確定在所述前面的 邊界16，冷氣流的馬赫數(shù)已經(jīng)達(dá)到至少近似等于0.8的數(shù)值，使得在噴 嘴喉部12達(dá)到約為1的數(shù)值；
- 在前面涂層部分9A對(duì)面的下游區(qū)域17D中，該前面涂層部分開 始朝噴嘴喉部12匯聚，并且冷氣流的馬赫數(shù)在處于約0.4和0.55之間， 朝著后面涂層部分9以所述涂層的厚度逐漸增加的方式(參見線8A，)
面內(nèi)的逐漸增加一直持續(xù)到長度為d并且增加了厚度的后面區(qū)域18,在 該區(qū)域內(nèi)厚度達(dá)到至少等于所述最佳厚度E;以及
- 通過具有彎曲輪廓20的內(nèi)部管狀表面把所述區(qū)域18的后端19 連接到臨界區(qū)域15的前端16,該彎曲表面的形狀參數(shù)Hi最大等于1.6。
因此，由噴嘴喉部12的位置、臨界區(qū)域15的軸向范圍和具有彎曲 輪廓20的內(nèi)部管狀表面的軸向范圍來確定區(qū)域18的長度d。該長度d 在某些情況下可大約為后面涂層部分9R的長度D的四分之一，從而獲 得效果顯箸的聲衰減而又不過度地降低渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的作用。
權(quán)利要求
1.一種用于飛行器在雙函式渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的后部減少噪音排放的方法，所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括在前部限定進(jìn)氣口(2)的發(fā)動(dòng)機(jī)吊倉(1)，并且該發(fā)動(dòng)機(jī)吊倉包含冷氣流風(fēng)扇(3)、熱氣流中央發(fā)生器(4)和具有環(huán)形截面的風(fēng)扇通道(5)，該風(fēng)扇通道配有用于冷氣流的噴嘴(11)，在環(huán)繞所述熱氣流中央發(fā)生器(4)的內(nèi)罩(7)和由形成所述發(fā)動(dòng)機(jī)吊倉(1)后部的外風(fēng)扇罩(10)在內(nèi)部支撐的具有環(huán)形截面的聲衰減涂層(9)的內(nèi)部管狀表面(8)之間形成所述風(fēng)扇通道(5)，所述涂層(9)包括前面部分(9A)，該前面部分被設(shè)置在所述噴嘴(11)的上游并且具有用于噪音聲衰減的最佳厚度(E)，該噪音由所述風(fēng)扇產(chǎn)生并且由所述冷氣流傳播；另外也包括后面部分(9R)，該后面部分鄰接于所述前面部分(9A)并且被設(shè)置在所述噴嘴(11)喉部(12)的任一側(cè)面上，所述后面涂層部分(9R)具有的厚度朝所述外風(fēng)扇罩(10)的后緣(6)減小，該后緣限定用于所述冷氣流的環(huán)形噴出口，并且所述前面涂層部分(9A)在它與所述后面涂層部分(9R)的接合處附近具有匯聚區(qū)域(17D)，在該匯聚區(qū)域內(nèi)，該內(nèi)部管狀表面(8A)開始朝所述噴嘴(11)匯聚，其特征在于確定風(fēng)扇通道的臨界區(qū)域(15)，該臨界區(qū)域起始于所述噴嘴喉部(12)并且向前延伸，在該臨界區(qū)域內(nèi)，在不更改所述噴嘴(12)參數(shù)的情況下，所述風(fēng)扇通道(5)的任何可能的幾何更改，以及因此后面涂層部分(9R)內(nèi)部管狀表面(8R)的幾何更改都是可能的；-在所述前面涂層部分(9A)的匯聚區(qū)域(17D)內(nèi)，以所述涂層的厚度朝所述后面涂層部分逐漸增加的方式改變內(nèi)部管狀表面(8A)，并且這個(gè)在鄰近的后面涂層部分的內(nèi)部管狀表面內(nèi)的逐漸改變一直持續(xù)到獲得具有增加厚度的該后面涂層部分的區(qū)域(18)，在該區(qū)域內(nèi)厚度達(dá)到至少等于所述最佳厚度；以及-通過彎曲輪廓的內(nèi)部管狀表面(20)將所述增加厚度的區(qū)域(18)的后端(19)連接到所述臨界區(qū)域(15)的前端(16)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述臨界區(qū)域(15) 的前面邊界U6)由下述事實(shí)確定冷氣流在那里的馬赫數(shù)至少近似等 于0.8。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所 述涂層的前面部分(9A)的匯聚區(qū)域(17D)中，當(dāng)冷氣流的馬赫數(shù)處 于約0.4和0.55之間時(shí)開始所述逐漸的形狀改變。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 - 3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，提供所 述彎曲輪廓(20),用于不產(chǎn)生任何邊界層的分離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述彎曲輪廓(20) 的形狀參數(shù)Hi最大等于1.6。
6. —種根據(jù)權(quán)利要求1 - 5中任一項(xiàng)所述的方法改進(jìn)的雙函式渦輪 發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，由所述外風(fēng)扇罩(]0)在內(nèi)部支撐的具有環(huán)形截 面的聲衰減涂層包括在上游區(qū)域(9A+18)和所述噴嘴(12)的臨界區(qū) 域(15)之間的彎曲輪廓(20),在該上游區(qū)域內(nèi)所述涂層的厚度至少 近似等于最佳厚度(E)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的后部減少噪音排放的方法和因此改進(jìn)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。根據(jù)本發(fā)明，聲衰減涂層的后面部分(9R)的厚度朝著前面部分(9A)增加，其中由外風(fēng)扇罩(10)在內(nèi)部承載該聲衰減涂層，通過具有彎曲輪廓(20)的表面把增加厚度的區(qū)域(18)連接到位于噴嘴(12)的臨界區(qū)域(15)的涂層部分上。
文檔編號(hào)F02K1/82GK101175913SQ200680017043
公開日2008年5月7日 申請日期2006年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月18日
發(fā)明者D·普拉特, F·克羅斯塔 申請人:法國空中巴士公司