專利名稱：采用噴射器消音處理降低噪聲級的直升機燃氣渦輪發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直升機燃氣渦輪發(fā)動機。
背景技術(shù)：
在試圖努力降低直升機旋翼槳葉轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的噪聲時，本發(fā)明申請者發(fā)現(xiàn)，實際 上，燃氣渦輪發(fā)動機產(chǎn)生的噪聲正在成為直升機整個噪聲級中一個相當大的部分。因此，通過降低燃氣渦輪發(fā)動機本身噪聲就可以實現(xiàn)進一步適當降低直升機的 整體噪聲級。為此，歐洲l 010 884號專利文件中提出，在接收來自渦輪的燃氣的多路噴嘴 壁上使用一道涂層，肖旨夠用來吸收聲能。考慮到需要衰減的聲頻，該涂層應(yīng)該相對 較厚，但這則意味著實際重量的增加，尤其是該涂層必須是一種能夠承受渦輪排出 的主燃氣流的溫度。此外，涂層的厚度也阻止了渦輪產(chǎn)生的燃氣流，以確保有效吸 入經(jīng)由噴嘴周圍通道用來冷卻發(fā)動機艙的二次氣流，為此，噴嘴的聲處理(采用噪 聲抑制成套設(shè)備進行消音處理)是無法和噴射器的功能相兼容的。發(fā)明專利內(nèi)容本發(fā)明的目的是避免上述問題，并因此而提出了一種直升機燃氣渦輪發(fā)動機， 所述發(fā)動機包括一個燃燒室、至少一個布置在燃燒室下游的渦輪，該渦輪接收燃燒 室排出的燃燒氣體，還包括一個噴嘴，而所述噴嘴包括一個部件，構(gòu)成與渦輪下游 相連接的擴散器，另外所述噴嘴還包括一個噴射器，噴射器的上游部分圍繞在擴散 器的下游端周圍并與擴散器一起形成了一個發(fā)動機艙冷卻空氣二次流的輸出通道， 所述噴射器沿下游方向布置伸過擴散器的下游端，并帶有一個至少部分由消音器構(gòu) 成的壁板，設(shè)計用來衰減每個渦輪轉(zhuǎn)動和/或燃燒室所產(chǎn)生的聲頻。在直升機燃氣渦輪發(fā)動機中，來自渦輪的燃氣噴射速度被盡可能降低，目的是 優(yōu)化燃氣能轉(zhuǎn)換成機械能。因此，噴嘴出口處的噪聲基本上都是因發(fā)動機轉(zhuǎn)動部件 所致，特別是因每個渦輪一距離最近的轉(zhuǎn)動部件一和燃燒室所致。因此，采用噴射
器壁來構(gòu)成一種消音器可在每個渦輪和/或燃燒室轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的聲頻范圍內(nèi)發(fā)揮有 效作用，實現(xiàn)有效降低噪聲，與此同時，可從二次氣流獲得益處，二次氣流可保護 噴射器壁，防止其受到渦輪熱燃氣的損傷。為此，消音器可以用輕金屬材料制成，例如鈦基材料，即鈦或鈦合金，這樣， 消音器的使用就不會導(dǎo)致重量的增加。此外，在噴射器處，留有一個空間可用于制 作消音器，其形式一例如一可以是幾厘米厚的亥姆霍茲共鳴器，設(shè)計用來可衰減每個渦輪轉(zhuǎn)動和/ 燒室所產(chǎn)生的幾百赫茲到幾千赫茲的聲頻率，且同時又不會影響 噴射器的功能。在此需要指出的是，解決直升機發(fā)動機燃氣渦輪出口處的噪聲問題完全不同于 解決航空發(fā)動機燃氣渦輪出口處的噪聲問題。確實，對于航空燃氣渦輪發(fā)動機來講， 目的是產(chǎn)生推力，因此以高速噴射大量的燃氣。所產(chǎn)生的噪聲主要是燃氣噴流時的 噪聲，對于這樣的噪聲，在燃氣流通管道內(nèi)使用消音器沒有任何作用。


下面參照附圖并閱讀發(fā)明說明，可以，好地理解本發(fā)明，但本發(fā)明決不僅限 于所述示例。附圖如下圖1為直升機燃氣渦輪發(fā)動機示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，示出了直升機發(fā)動機擴散器-噴射器裝置的局部示 意圖。
具體實施方式
圖1為直升機燃氣渦輪發(fā)動機的示意圖，所述燃氣渦輪發(fā)動t幾包括一個壓氣機10 (例如， 一個離心壓氣機)，通過一個環(huán)形進氣道12接收外部空氣， 一個環(huán)形燃 燒室14 (例如，帶有一個逆流系統(tǒng))，所述燃燒室安裝有供給燃油和壓氣機主空氣 流的噴射器(圖中未示)， 一個帶動壓氣機10的渦輪16—通過軸18與壓氣機連接 一和一個動力渦輪20 (例如，只有一個級的動力渦輪)，所述動力渦輪通過軸22連 接到齒輪系，向輸出軸24以及同軸連接的軸18和軸22提供機械動力。在下游方向，即來自燃燒室的氣體流動方向(箭頭F方向)，動力渦輪20通過 一個噴嘴得以延伸，該噴嘴包括一個擴散器26和一個噴射器30，如圖2所示。
擴散器26接收來自動力渦輪20的主熱燃氣流，并同噴射器30 —起減緩該燃氣 流，這樣，流過渦輪16的燃氣能量就可以最大P艮度地轉(zhuǎn)換成機械能，傳輸?shù)捷敵鲚S。 按照一種已知方式，噴射器至少在其下游端彎曲，防止向外流的燃氣沿發(fā)動機中心 線轉(zhuǎn)向，流向直升機的后部。在其上游端，噴射器30固定到發(fā)動機機體(圖中未示)，并圍繞在擴散器26 的下游端，從而與所述下游端部一起，形成了一個環(huán)形間隙32。專門用來冷卻發(fā)動 機艙內(nèi)設(shè)備的"冷"的二次空氣流此時在燃燒室、渦輪16、 20以及擴散器26組件 周圍流動循環(huán)冷卻。擴散器呈一個"平直"形，與用來促進主燃氣流和二次燃氣流 混合的徑向圓形突起或"踏板"形狀相反。這樣，二 嫌氣流從環(huán)形間隙32處流出， 沿噴射器30的內(nèi)表面流動。二次燃氣流的排出是因為擴散器出口端的主燃氣流造成 的吸氣效應(yīng)而促成。在噴射器的內(nèi)側(cè)，有一道壁，由一個消音器34構(gòu)成，適用于噴射器軸向長度的 至少一部分。消音器34可以采用幾個連續(xù)相鄰的部分組成，為生產(chǎn)制造提供了更大 的方便。正如圖2中的放大部分所示，消音器可以是一套相鄰腔體或小空間34i構(gòu)成， fflil隔板34k隔開，形成了一種蜂窩夾心狀結(jié)構(gòu)。隔板3也垂直于背部34丄和一個 前端面34塵之間的噴射器表面，所述背部34^由一個密封剛性板或薄板(聲波不會 穿過)構(gòu)成，而前端面34塵則也由一個板或薄板，但允許聲波穿過。例如，前部的 板或薄板34塵可以做成孔狀。也可以使用一種 L板或薄板，對需要衰減的聲波是可 透的。腔體或空間34^的深度(背部和前端面之間的距離)取決于擬要衰減的聲波的 波長。聲波主要是由渦輪16， 20^1燒室14產(chǎn)生的，頻率可以是幾百赫茲到幾千 赫茲之間，需要的腔室深度(波長的四分之一)為幾個厘米。因為位于內(nèi)側(cè)的噴射器是經(jīng)由"冷"的二次氣流掃過，可選用于消音的材料范 圍相當廣泛，為此，特別應(yīng)從輕材料中選取。例如，可以使用的一種材料是鈦。當 然，其它金屬或非金屬材料也可以選用。為了獲得最有效的衰減效果，消音器最好沿噴射器的整個長度布置，與擴散器 長度相比，所述長度應(yīng)該優(yōu)先考慮。噴射器長度和擴散器長度之比可以選擇至少為 1:1。
雖然以亥姆霍茲衰減器名義下的已知類型的衰減器結(jié)構(gòu)如上進行了描述，但其 它類型的消音器，諸如泡沫塑料或陶瓷或金屬 L狀材料都可以使用。
權(quán)利要求
1.一種直升機燃氣渦輪發(fā)動機，包括一個燃燒室(14)、至少一個渦輪(16，20)布置在距離燃燒室的下游，接收燃燒室發(fā)出的燃燒氣體，還包括一個噴嘴，所述噴嘴帶有一個部件，構(gòu)成一個連接在渦輪下游的擴散器(26)，所述噴嘴還包括一個噴射器(30)，其上游部分圍繞在擴散器下游端的周圍，與擴散器一起形成了一個發(fā)動機艙冷卻空氣二次流的輸出通道(32)，所述噴射器沿下游方向布置一直延伸到擴散器的下游端外，并帶有一個壁板，該壁板至少部分地由消音器(34)構(gòu)成，所述消音器設(shè)計用來可衰減每個渦輪(16和20)轉(zhuǎn)動和/或燃燒室(14)所產(chǎn)生的聲頻。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機發(fā)動機，其特征在于消音器(34)是采用亥姆霍 茲共鳴器結(jié)構(gòu)形式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一權(quán)利要求所述的直升機發(fā)動機，其特征在于消音器 (34)是一種采用鈦基金屬材料制成的構(gòu)件。
4. 根據(jù)權(quán)禾腰求1到3中任一權(quán)禾腰求所述的直升機發(fā)動機，其特征在于噴射器 (30)和擴散器(26)的軸線長度之比至少為l:l。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直升機燃氣渦輪發(fā)動機，包括一個燃燒室、至少一個渦輪(20)布置在距離燃燒室的下游，接收燃燒室發(fā)出的燃燒氣體，還包括一個噴嘴，所述噴嘴帶有一個部件，構(gòu)成一個連接在渦輪下游的擴散器(26)，噴嘴還包括一個噴射器(30)，其上游部分圍繞在擴散器下游端的周圍，與擴散器一起形成了一個發(fā)動機艙冷卻空氣二次流的輸出通道(32)，所述噴射器沿下游方向布置一直延伸到擴散器的下游端外。噴射器(30)帶有一個壁板，至少部分地由消音器(34)構(gòu)成，所述消音器設(shè)計用來可衰減每個渦輪轉(zhuǎn)動和/或燃燒室所產(chǎn)生的聲頻。
文檔編號F02K1/82GK101149025SQ20071015415
公開日2008年3月26日 申請日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者皮埃爾·波德, 迪迪爾·約安西考特 申請人:渦輪梅坎公司