專利名稱：用于飛行器的發(fā)出減少噪音的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于飛行器的發(fā)出減少噪音的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
我們知道，在安裝于飛行器上的雙流式渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的后部，超聲冷流在向所 述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的下游流動(dòng)時(shí)，會(huì)與所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的外部流線型流(Γ ecoulement aerodynamique)接觸。由于所述冷流和所述流線型流的速度彼此不同，因此導(dǎo)致所述流 之間的相互進(jìn)入流體剪切，所述流體剪切會(huì)產(chǎn)生噪音，在航空技術(shù)中該噪音被稱為“射流噪
立”
曰 O此外，由于外部壓力和尾噴管出口處壓力之間的靜壓不連續(xù)性，所述超聲冷流會(huì) 產(chǎn)生一系列壓縮-膨脹(速度振蕩)單元，這些壓縮-膨脹單元充當(dāng)噪音放大器，會(huì)產(chǎn)生在 航空技術(shù)中稱為“振動(dòng)單元(cellule dechoc)噪音”的噪音，該噪音在英語(yǔ)中稱為“shock cell noise，，。為了減弱在雙流式渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)后部發(fā)出的噪音，已經(jīng)有人想到修改冷流尾噴管的 后部。例如，有人已經(jīng)提出利用“V形尾翼”將所述尾噴管向后延長(zhǎng)(例如參見(jiàn)US 4284170 和US 6360528)或者將所述尾噴管的后部成形為“波浪形瓣”(例如參見(jiàn)GB 2160265、 US4786016 和 US6082635)。除了公知尾噴管要求具有確定的特殊構(gòu)造(這通常會(huì)增加成本、質(zhì)量和尾跡)這 一事實(shí)之外，我們還應(yīng)觀察到，雖然通過(guò)產(chǎn)生有利于冷流和外部流線型流混合的紊流在減 弱“射流噪音”方面是有效的，但其在減少“振動(dòng)單元噪音”方面只產(chǎn)生很少的效果。而且，文件EP-1703114描述了一種具有減少噪音的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，在該渦輪發(fā)動(dòng)機(jī) 中，多個(gè)凸起分布在冷流出口孔的周邊上并凸出到該出口孔中，每個(gè)所述凸起形成會(huì)聚部， 會(huì)聚部后面跟隨著連接于所述冷流出口孔邊緣的發(fā)散部。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是完善這種凸起以允許不僅減弱“射流噪音”，還減少“振動(dòng)單元噪
立”
曰 °為此，根據(jù)本發(fā)明，飛行器所用的雙流式渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，在其縱軸線周圍包括-發(fā)動(dòng)機(jī)艙，其具有發(fā)動(dòng)機(jī)艙外整流罩并且容納有產(chǎn)生冷流的鼓風(fēng)機(jī)以及產(chǎn)生熱 流的中央發(fā)生器；-冷流環(huán)形通道，其形成于所述熱流中央發(fā)生器的周圍；-鼓風(fēng)機(jī)外整流罩，其在所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙外整流罩一側(cè)界定所述冷流環(huán)形通道；-冷流出口孔，其形成所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙后緣的邊緣，由朝彼此會(huì)聚直至相遇的所述發(fā) 動(dòng)機(jī)艙外整流罩和所述鼓風(fēng)機(jī)外整流罩確定；以及-在所述冷流出口孔附近的多個(gè)凸起，所述凸起分布于所述鼓風(fēng)機(jī)外整流罩的周 邊上，凸出到所述冷流環(huán)形通道中，并且為所述冷流形成會(huì)聚部，該會(huì)聚部后面跟隨著連接于所述冷流出口孔的邊緣的發(fā)散部，所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的顯著之處在于，每個(gè)凸起具有形成所述會(huì)聚部和所述發(fā)散部的 外凸面以及兩個(gè)相對(duì)于所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)為縱向的平坦側(cè)面，所述外凸面和所述側(cè)面賦予所 述凸起至少近似矩形的、平行于所述縱軸線發(fā)展的截面得益于本發(fā)明，所述冷流的周邊，在對(duì)應(yīng)尾噴管的出口處，根據(jù)射流在凸起上通過(guò) 還是在位于所述凸起之間的縱向通道中通過(guò)，而被分成取向和結(jié)構(gòu)相異的不同射流。實(shí)際 上，在所述縱向通道中通過(guò)的冷流射流具有延長(zhǎng)所述鼓風(fēng)機(jī)外整流罩的方向，并且在所述 冷流出口孔的邊緣處具有等于尾噴管的標(biāo)稱值的加速度值。相反，在凸起上通過(guò)的冷流射 流被引向外部、在所述發(fā)散部的延長(zhǎng)線上，并且進(jìn)入渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)周圍的流線型流中。此外， 其在所述冷流出口孔的邊緣處，具有遠(yuǎn)大于所述標(biāo)稱值的加速度，這是因?yàn)橛伤鐾蛊鹨?起了更大的膨脹。而且，由于所述平坦側(cè)面的存在，在凸起上通過(guò)的冷流射流與穿過(guò)所述縱向通道 的冷流射流之間產(chǎn)生了強(qiáng)烈的剪切，這會(huì)導(dǎo)致形成有利于外部流線型流與所述冷流之間混 合的渦流。所述平坦側(cè)面的取向例如可以相對(duì)于所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)為徑向的。因此，根據(jù)本發(fā)明的所述凸起 -在鼓風(fēng)機(jī)尾噴管出口處的冷流壓力場(chǎng)中引發(fā)徑向不均勻性，也就是說(shuō)，局部打亂 了所述冷流的結(jié)構(gòu)，這導(dǎo)致在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的后部減小了 “振動(dòng)單元”的強(qiáng)度，從而減小了速 度振蕩的幅度；并且同時(shí)，_有利于冷流與渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)周圍的流線型流之間的混合，這導(dǎo)致減少“射流噪音”。因此，根據(jù)本發(fā)明的凸起允許同時(shí)影響紊流(噪音源)和振動(dòng)單元(其放大該噪
首)O優(yōu)選地，所述凸起均勻地分布在所述鼓風(fēng)機(jī)外整流罩的周邊上。此外，所述凸起的 周邊寬度可以等于所述縱向通道的周邊寬度。所述凸起可以與所述鼓風(fēng)機(jī)外整流罩一起形成以便成為其組成部分。然而，有利 地，所述凸起為添加并固定于所述鼓風(fēng)機(jī)外整流罩的零件。因此，根據(jù)本發(fā)明不僅可以完善 建造過(guò)程中的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，而且還可完善之前建造的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。


附圖中的圖將使得很好地理解可以如何實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在這些圖中，相同的附圖標(biāo) 記表示相似的元件。圖1以示意性軸向剖面圖示出了根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行了完善的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。圖2以放大局部示意圖示出了圖1中渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的冷流尾噴管的后部。圖3是沿圖1和2中的箭頭III觀察到的、圖2中尾噴管的示意性局部后視圖。圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的凸起改善冷流尾噴管出口處氣流混合的過(guò)程。圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的凸起破壞冷流結(jié)構(gòu)的過(guò)程。圖6的關(guān)系圖針對(duì)公知發(fā)動(dòng)機(jī)和根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行了完善的同一公知發(fā)動(dòng)機(jī)，標(biāo)示 出所述發(fā)動(dòng)機(jī)后部處的壓力P隨著沿所述發(fā)動(dòng)機(jī)軸線的距離d的變化。
具體實(shí)施例方式
具有縱軸線L-L并且在圖1中示出的雙流式渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)1，包括發(fā)動(dòng)機(jī)艙2，其外 部由發(fā)動(dòng)機(jī)艙外整流罩3界定。 發(fā)動(dòng)機(jī)艙2在前部包括具有前緣5的空氣入口 4，在后部包括具有后緣7的空氣出 Π 6。在所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙2的內(nèi)部，設(shè)置有-鼓風(fēng)機(jī)8，其指向空氣入口4并且能夠產(chǎn)生用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)1的冷流9 ；-中央發(fā)生器10，其公知地包括低壓和高壓壓縮機(jī)、燃燒室以及低壓和高壓渦輪， 并且產(chǎn)生所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)1的熱流11 ；以及 -冷流環(huán)形通道12，其形成在所述中央發(fā)生器10周圍，在鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)整流罩13與鼓 風(fēng)機(jī)外整流罩14之間。鼓風(fēng)機(jī)外整流罩14形成用于冷流的尾噴管，并且朝著所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙外整流罩3的 方向、向渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)1的后部會(huì)聚，以便與發(fā)動(dòng)機(jī)艙外整流罩3形成所述孔6的邊緣7，從而 構(gòu)成冷流的出口孔。在冷流9的所述出口孔6附近，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)1包括多個(gè)凸起20 (也參見(jiàn)圖2和3)， 它們均勻地分布在鼓風(fēng)機(jī)外整流罩14的周邊上。凸起20凸出到冷流環(huán)形通道12內(nèi)并在 它們之間界定縱向通道21。優(yōu)選地，凸起20是通過(guò)任何公知手段(未示出，例如焊接、螺接 等)添加并固定于所述鼓風(fēng)機(jī)外整流罩的零件。每個(gè)凸起20具有外凸面22，外凸面22為冷流9形成指向前方的會(huì)聚部22C，其后 跟隨著指向后方的發(fā)散部22D。此外，每個(gè)發(fā)散部22D的后部連接于孔6的后緣7。如在圖2和3中可見(jiàn)的，每個(gè)凸起20包括兩個(gè)平坦的側(cè)面20L，其相對(duì)于渦輪發(fā)動(dòng) 機(jī)1為縱向的，外凸面22和所述側(cè)面20L賦予每個(gè)凸起20至少近似矩形的、平行于所述縱 軸線L-L發(fā)展的截面。平坦的側(cè)面20L可為徑向的，也就是說(shuō)，它們的平面通過(guò)所述縱軸線L-L。此外，凸 起20的周邊寬度/20可等于縱向通道21的周邊寬度/21。當(dāng)裝有渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)1的飛行器(未示出)移動(dòng)時(shí)，流線型流V在發(fā)動(dòng)機(jī)艙2的周 圍流動(dòng)，與發(fā)動(dòng)機(jī)艙外整流罩3接觸(參見(jiàn)圖1和4)。而且，如圖4所示，在冷流9的周邊 處，該流的射流9. 20在凸起20上通過(guò)，而所述冷流的其它射流9. 21穿過(guò)縱向通道21在所 述凸起之間通過(guò)。當(dāng)然，在后緣孔6的出口處，射流9. 21被引導(dǎo)在鼓風(fēng)機(jī)外整流罩14的延長(zhǎng)線上， 而射流9. 20被引導(dǎo)在凸起20的發(fā)散部22D的延長(zhǎng)線上。因此，射流9. 20比射流9. 21更 快地與流線型流V相交。其結(jié)果是，冷流9更好地進(jìn)入流線型流V中，從而流線型流V與所 述冷流9更好地混合。因此，射流噪音得以減少。而且，如圖5所示，冷流9的在會(huì)聚部-發(fā)散部22C-22D上通過(guò)的射流9. 20在后緣 7處具有比在凸起20之間的縱向通道21中通過(guò)的射流9. 21大得多的加速度。在圖5中， 以平面圖示出了被鼓風(fēng)機(jī)外整流罩14這一部分環(huán)繞著的凸起20，以及帶有剖面線的、冷流 9的等加速度區(qū)域(這些等加速度區(qū)域來(lái)自于實(shí)驗(yàn)，加速度越大顏色越深)。由于在孔6的出口處射流9. 20與射流9. 21的加速度不同，因此至少在周邊處導(dǎo) 致冷流9的結(jié)構(gòu)被破壞，使得“振動(dòng)單元噪音”得以減少。
圖6示出了該結(jié)果在圖6中，示出了對(duì)裝備遠(yuǎn)程飛機(jī)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。圖6的關(guān)系圖 標(biāo)示出渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)后部處的壓力P隨著距該后部的距離d的振蕩。圖6中的實(shí)線所繪曲線23對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行了完善的所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，所述 完善是通過(guò)在其鼓風(fēng)機(jī)外整流罩的出口孔周邊上固定36個(gè)等距分布的凸起20，使得提供 同樣多的、與所述凸起具有相同周邊寬度的縱向通道21而實(shí)現(xiàn)的，其中每個(gè)凸起具有大約 200mm的長(zhǎng)度。相反，圖6中的虛線所繪曲線24對(duì)應(yīng)于未根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行完善的同一渦輪發(fā)動(dòng) 機(jī)。通過(guò)比較曲線23和24，可以觀察到，本發(fā)明允許將壓力振蕩的幅度減小大約 20%。
權(quán)利要求
一種用于飛行器的雙流式渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，在其縱軸線(L L)周圍包括 發(fā)動(dòng)機(jī)艙(2)，其具有發(fā)動(dòng)機(jī)艙外整流罩(3)并且容納有產(chǎn)生冷流(9)的鼓風(fēng)機(jī)(8)以及產(chǎn)生熱流(11)的中央發(fā)生器(10)； 冷流環(huán)形通道(12)，其形成于所述熱流中央發(fā)生器(10)的周圍； 鼓風(fēng)機(jī)外整流罩(14)，其在所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙外整流罩(3)一側(cè)界定所述冷流環(huán)形通道(12)； 冷流出口孔(6)，其形成所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙(2)后緣的邊緣(7)，由朝彼此會(huì)聚直至相遇的所述發(fā)動(dòng)機(jī)艙外整流罩(3)和所述鼓風(fēng)機(jī)外整流罩(14)確定；以及 在所述冷流出口孔(6)附近的多個(gè)凸起(20)，所述凸起分布于所述鼓風(fēng)機(jī)外整流罩(14)的周邊上，凸出到所述冷流環(huán)形通道(12)中，并且為所述冷流(9)形成會(huì)聚部，該會(huì)聚部后面跟隨著連接于所述冷流出口孔(6)的邊緣(7)的發(fā)散部，其特征在于，每個(gè)凸起(20)具有形成所述會(huì)聚部(22C)和所述發(fā)散部(22D)的外凸面(22)以及兩個(gè)相對(duì)于所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)為縱向的平坦側(cè)面(20L)，所述外凸面(22)和所述側(cè)面(20L)賦予所述凸起(20)至少近似矩形的、平行于所述縱軸線(L L)發(fā)展的截面。
2.如權(quán)利要求1所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述凸起(20)均勻地分布在所述鼓 風(fēng)機(jī)外整流罩(14)的周邊上。
3.如權(quán)利要求1和2之一所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述凸起(20)的周邊寬度 (120)等于所述縱向通道(21)的周邊寬度(121)。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述凸起(20)是添加并固 定于所述鼓風(fēng)機(jī)外整流罩(14)的零件。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明，在鼓風(fēng)機(jī)通道(12)的出口孔(7)的內(nèi)周邊上，布置有多個(gè)具有矩形截面的凸起(20)，這些凸起被縱向通道(21)分開(kāi)并且具有用于冷流(9)的會(huì)聚部(22C)和發(fā)散部(22D)。
文檔編號(hào)F02K1/48GK101970843SQ200880103755
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2008年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月17日
發(fā)明者A·A·西拉, D·普拉特, F·克羅斯塔, O·佩拉加蒂 申請(qǐng)人:空中巴士營(yíng)運(yùn)公司