CN101263295A - 减弱双流涡轮发动机的喷气噪音的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涡轮风扇发动机，其特征在于：一级空气和/或二级空气的出口(22)的边缘是有缺口的，所述缺口带有(锯齿状)凹槽(27)。

Description

减弱双流涡轮发动机的喷气噪音的方法
本发明涉及减弱双流涡轮发动机(turbomoteur àdouble flux)的喷气噪音的方法，并且涉及通过实现所述方法来减弱噪音的涡轮发动机。
已知晓：在双流涡轮发动机尾部，冷气流和热气流沿相同方向向所述涡轮发动机下游流动，并且不仅上述气流相互间接触、而且还与周围空气接触。因为所述气流的速度彼此不同，并且不同于周围空气的速度，因此导致了进入所述气流之间和进入所述气及所述气流与周围空气之间的流体的剪切，所述流体剪切产生了噪音，在航空领域称为“喷气噪音”。
为减弱这种喷气噪音，已经考虑在具有不同速度的流体之间的边界处生成紊流。因此曾经建议在热气流的出口边缘和/或冷气流的出口边缘制作缺口(例如见GB-2 289 921)。这种缺口分布在所述出口边缘周边的周围，并且每个缺口通常具有至少近似的三角形状，其底部与相应的出口边缘重合，而其顶点位于这个出口边缘的前方。这些缺口通常在航空领域中被称为“山形”。当然，所述“山形”成对地被“突起”分隔开。
这些已知晓的缺口和突起在减弱喷气噪音方面是有效的；然而，它们具有产生相当大正面阻力的缺点。
此外，文件GB-2 372 779陈述了：在巡航飞行中不需要减弱喷气噪音，因此，特别是就涉及的正面阻力来说，最好使所述突起可移动使得它们可以采取(以下方式)：
-在起飞及着陆时使用的展开的突起位置，此时它们能减弱喷气噪音；
-或者在巡航中使用的收缩位置，此时它们不起喷气噪音减弱作用。
为实现这点，GB-2 372 779公开了：环绕热气流发生器的整流罩的所述尾部的外环形表面或内环形表面被制成局部可移动的，所述局部可移动性是通过为此目的专门设置的致动机构的作用来实现的。要注意到：当所述突起处于展开的位置时，缺口是贯通的(未被环形表面关闭，所述环形表面不具有缺口)，当所述突起处于收缩的位置时，所述缺口是封闭的(被一个所述环形表面关闭，所述环形表面不具有缺口)。
因此，由文件GB-2372779给出的技术课题包含以下两个建议：
a)仅以通透的缺口来实现减弱喷气噪音；和
b)如果缺口是封闭的，就可能不减弱喷气噪音。
因此，本发明的目的是通过提供缺口来克服以上列举的现有技术的缺点，所述缺口与已知晓的山形就所涉及的减弱喷气噪音来说是一样有效的，但它产生小得多的正面阻力，并且能够获得所需的喷气噪音减弱，而不会复杂化或由于以下原因而增加质量：
-整流罩尾部的环形表面所需的局部可移动性，所述整流罩环绕热气流发生器；和
-用于致动所述环形表面的可移动部分的专用机构。
为此目的，根据本发明，减弱双流涡轮发动机的喷气噪音的方法包括：
-中空的舱，它具有纵轴线并含有空气入口前部分，它设置有前缘及空气出口后部分，空气出口后部分包括外环形表面及内环形表面，外环形表面及内环形表面彼此相向收敛形成后缘；
-风扇，它布置在所述舱中对着所述空气入口前部分，并能产生所述涡轮发动机的冷气流；
-发生器，它布置在所述舱中，位于所述风扇下游，并且它能产生所述涡轮发动机的轴向热气流；和
-整流罩系统，它环绕所述热气流发生器并含有后部分，所述后部分包括外环形表面及内环形表面，它们相向收敛形成所述热气流的出口孔，所述整流罩系统和舱一起限定所述冷气流的环形横截面的管道，并且所述管道结束于舱的所述空气出口后部分，舱的后缘形成所述冷气流的出口孔；
所述方法涉及制造缺口，所述缺口能减弱至少一种所述气流的出口孔周边处的所述涡轮发动机的喷气噪音，值得注意之处在于：所述缺口制成被封闭，使得它们切破一个构成所述出口孔的收敛的环形表面，而不切破另一个收敛的环形表面。
准确地说，本申请人惊奇地发现：与文件GB-2372779的教导相反，固定的封闭的缺口能够实现所要求的减弱喷气噪音，同时减小正面阻力。
根据本发明的其它特殊的特点，依据所讨论的涡轮发动机的特性：
-所述封闭的缺口可切破所述外环形表面而不切破所述内环形表面，或者相反，它们可切破所述内环形表面而不切破所述外环形表面；和
-仅是热气流的出口孔设置有所述封闭的缺口，或相反，仅是冷气流的出口孔设置有所述封闭的缺口；除非热气流的出口孔和冷气流的出口孔两者都设置有这种封闭的缺口。
在通常情况下，所述整流罩系统具有流过它的通风空气，通风空气用于调节所述热气流发生器的温度，这个通风空气可以完全通过设置于热气流出口孔边缘中的所述封闭的缺口的方式而逸出。然而，这个边缘可以已知晓的方式含有周边逸出间隙，然后通风空气仅部分地通过邻接于所述间隙的所述缺口而逸出。
此外，已知晓，所讨论的出口孔可由环形的肩脊限定，所述收敛的外及内环形表面固定于所述环形的肩脊。最好由制在所述肩脊一个面上的凹腔制成所述封闭的缺口。
附图的各图对如何能实现本发明将给出明确的理解。在这些图中，相同的标号标示相同的元件。
图1以简略的轴向剖视图表示已知晓的涡轮发动机，它将通过实现本发明的方法而被改进；
图2以简略的立体图图释双流涡轮发动机气流的出口边缘的第一实施例，所述双流涡轮发动机根据本发明作了改进；
图3是在图2的III-III线上所取的简略剖视图；
图4以简略的立体图图释双流涡轮发动机气流的出口边缘的第二实施例，所述双流涡轮发动机根据本发明作了改进；
图5是在图4的V-V线上所取的简略剖视图；
图6以简略的立体图图释双流涡轮发动机气流的出口边缘的第三实施例，所述双流涡轮发动机根据本发明作了改进；
图7是在图6的VII-VII线上所取的简略剖视图；
图8以简略的立体图图释双流涡轮发动机气流的出口边缘的第四实施例，所述双流涡轮发动机根据本发明作了改进；
图9是在图8的IX-IX线上所取的简略剖视图；以及
图10以剖视图简略地显示图2、3、6及7所示变型的实际实施例。
显示于图1中的已知晓形式的双流涡轮发动机包含：中空的舱1，它具有纵轴线L-L，在前端含有设置了前缘3的空气入口2；而在其后部分1R，设置有后缘5的环形的空气出口4。后部分1R包括外环形表面6和内环形表面7，它们相向地收敛形成所述后缘5。
在所述中空的舱1内部布置有下列部分：
-风扇8，它指向空气入口2并能产生涡轮风扇发动机的冷气流9；
-中央发生器10，已知它包括：低压的及高压的压缩机；燃烧室和低压的及高压的涡轮机；这个发生器产生所述涡轮风扇发动机的热气流11；
-整流罩系统12，它环绕所述热气流发生器10，并且在其后部分12R设置有热气流11的出口边缘13；和
-声音衰减(减弱)镶衬14，用于吸收由风扇8及热气流发生器10产生的内部噪音。
整流罩系统12的后部分12R包括外环形表面15及内环形表面16，它们相向收敛形成热气流11的所述出口边缘13。此外，所述整流罩系统12和舱1一起限定环形横断面的内管道17，后者通到空气出口4。冷气流穿过内管道17及出口4，并且通过尾缘5排出，尾缘5用作出口4的出口边缘。
因此，关于现有的这种已知晓涡轮发动机，被环形冷气流9环绕的中央热气流11穿入周围空气。图1简略地显示热气流11与冷气流9之间的边界18和冷气流9与周围空气之间的边界19。不用说，在边界18及19处，处于接触的流体具有不同的速度，因此产生上面描述的喷气噪音。
为减弱这个喷气噪音，已知设置了热气流的出口边缘13和/或冷气流的出口边缘5，同时缺口20绕它们的周边分布。这些缺口20穿过所述出口边缘13、5的整个厚度，并且产生相当大的正面阻力。
为了克服所述的缺点，本发明去除了穿透的缺口20，如图2-10中所表示的。
图2及3表示带有出口孔22的后部分21R的第一实施例，并且根据本发明能够改进一个或其它的后部分1R及12R。
在图2及3中所示的后部分21R含有：外环形表面23(类似于外环形表面6及15)和内环形表面24(类似于内环形表面7及16)，它们在出口孔22的边缘处收敛，并且沿着它们的后边缘25及26它们被彼此连接，以形成所述出口孔22。
缺口27在外表面23的后边缘25上切出，并且这些缺口邻接于出口孔22的边缘并且延伸入所述外表面23中，与所述出口孔22相对。
因此可以看到缺口27是封闭的，因为它们被内表面24关闭，并且可看到：在内侧面，所述后部分21R是平滑的，因为它由未切出缺口的内表面24构成。
此外，如在图1中通过箭头f图释的，热气流发生器10可被循环于所述整流罩系统12中的空气所风冷，所述通风空气从冷气流中提取，并且能够在出口边缘13附近从所述整流罩排出。当后部分12R被图2及3中所示的后部分21R取代时，由此引致通风空气通过缺口27排出。当这些缺口不够用来保证为所述通风空气提供自由流量时，如图4及5中所表示的，除去外及内表面23、24不再沿出口孔22边缘通过它们后边缘25、26相互连接之外，与后部分21R相同的所有方面使用一个后部分28R。明确地说，环绕所述出口孔22的周边间隙29则构成于出口的后边缘25、26与内表面23、24之间。
以这种方法，增加了用于风冷发生器10的空气的流通面积。
图6及7显示了后部分30R，除去事实上外表面23边缘25上的缺口27被省略并被在内表面24边缘26上切出的类似缺口31所取代之外，后部分30R类似于图2及3中表示的后部分21R。
明显地，缺口31是封闭的，因为它们被外表面23所关闭。
类似地，图8及9显示类似于图4及5中表示的后部分28R的后部分32R，在图4及5中缺口27被省略了并被图6及7中表示的后部分30R的缺口31所取代。因此，周边间隙33构成于后边缘25与26之间。
图10图释了图2、3及6、7中所示的后部分21R及30R的实际实施例34R。
在后部分34R中设有构成出口孔22的肩脊35，板或薄片36、37固定于肩脊35，板或薄片36、37与所述肩脊35的平坦面38、39配合构成表面23、24。代表缺口27、31的封闭的凹腔40在所述肩脊35的面38、39的一个面上切出。
从上面描述将容易地理解：根据本发明的封闭的缺口可由穿孔、凹腔、制(锯齿状)凹糟、冲孔、底切或任何成形或机加工作业来制成。

Claims (8)

1.减弱双流涡轮发动机的喷气噪音的方法，包括：
-中空的舱(1)，它具有纵轴线(L-L)和含有设置有前缘的空气入口前部分(2)和空气出口后部分，后者包括外环形表面及内环形表面，外环形表面及内环行表面相向地收敛以形成后缘；
-风扇(8)，它布置在所述舱(1)内对着所述空气入口前部分(2)，并且能产生所述涡轮发动机的冷气流(9)；
-发生器(10)，它布置在所述舱(1)中，位于所述风扇(8)的下游，并且能产生所述涡轮发动机的轴向热气流(11)；和
-整流罩系统(12)，它环绕所述热气流发生器(10)并含有后部分，所述后部分包括外环形表面及内环形表面，所述外环形表面及内环形表面相向收敛以形成所述热气流的出口孔，所述整流罩系统(12)和舱(1)一起限定所述冷气流(9)的环行横截面的管道(17)，而所述管道(17)终结于舱(1)的所述空气出口后部分，舱(1)的后缘形成所述冷气流(9)的出口孔；
根据所述方法制造缺口，所述缺口能减弱至少一种所述气流的出口孔周边处的所述涡轮发动机的喷气噪音，其特征在于：所述缺口(27，31，40)制成为封闭的，使得它们切破形成所述出口孔(22)的所述收敛的环形表面(23，24)之一，而不切破所述收敛的环形表面(23，24)中的另一个。
2.如权利要求1要求的方法，其特征在于：所述封闭的缺口(27，40)切破所述外环形表面(23)，而不切破所述内环形表面(24)。
3.如权利要求1要求的方法，其特征在于：所述封闭的缺口(31，40)切破所述内环形表面(24)，而不切破所述外环形表面(23)。
4.如权利要求1-3中的一项要求的方法，其特征在于：热气流(11)的出口孔(22)设置有所述封闭的缺口(27，31，40)。
5.如权利要求书1-3中的一项要求的方法，其特征在于：冷气流(9)的出口孔(22)设置有所述封闭的缺口(27，31，40)。
6.如权利要求4及5要求的方法，其特征在于：热气流的出口孔和冷气流的出口孔都设置有所述封闭的缺口(27，31，40)。
7.如权利要求4要求的方法，应用于涡轮风扇发动机的，其中所述整流罩系统(12)具有流过它的通风空气，所述通风空气用于调节所述热气流发生器(10)的温度，其特征在于：所述通风空气至少部分通过所述封闭的缺口(27，31)而选出。
8.用于实现权利要求1-6中的一项的方法的涡轮发动机，其中所述气流的出口孔(22)被肩脊(35)所限定，所述肩脊(35)固定于所述收敛的外及内环形表面(23，24)上，其特征在于：所述封闭的缺口(27，31)由制成于所述肩脊(35)的一个面上的凹腔(40)构成。
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