CN107869408B - 具有降噪功能的反推叶栅 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种具有降噪功能的反推叶栅，其可以降低动力装置降落时的噪声水平。该大涵道比涡扇发动机包括反推力装置，所述反推力装置包括安装在发动机短舱上的反推叶栅，所述反推叶栅包括穿孔板和附着在所述穿孔板一侧的吸声层。

Description

具有降噪功能的反推叶栅

技术领域

本发明涉及航空发动机的短舱反推降噪结构。

背景技术

大涵道比涡扇发动机作为目前大型民航客机的动力装置，其噪声、耗油率和排放已经并列成为现代民用飞机的最重要的设计指标。如何降低发动机噪声水平是国际航空所共同面临的技术难题之一。大涵道比涡扇发动机的噪声主要噪声包括风扇噪声、喷流噪声、涡轮噪声以及燃烧室噪声。其中喷流噪声是发动机最主要的噪声源之一，因此，如何有效降低喷流噪声是降低整个发动机噪声水平的关键。目前普遍认为，发动机喷流噪声的由两部分组成：一部分是，从发动机喷管喷出的高速气体与环境大气相互摩擦，空气在强烈的剪切作用下产生噪声；另一部分是，由于发动机喷流在喷管流动中产生了激波，形成了激波噪声。对于大涵道比涡扇发动机，由于其喷管的排气速度较低(一般为亚音速)，不会形成很强的激波，喷流噪声主要由气流的剪切作用所产生。针对大涵道比涡扇发动机喷流噪声的形成机理，国内外均发展了多种的喷流噪声抑制技术，如US6505706B2在涡扇发动机内、外涵喷管出口处设计了下遮挡结构，该遮挡结构能够有效地降低某些方向上的喷流噪声。US7065957B2在喷管出口设计了一段混合器，通过该混合器在喷管出口形成了二次流，从而加强了喷流的掺混，降低了喷流噪声。US7305817B2于2007年提出了一种喷口边缘为锯齿形的排气喷管，通过锯齿形的喷口加强了喷流与环境大气的掺混，从而有效降低了喷流噪声。然而在民用飞机降落过程中一般会开启反推，气流在经过反推形成反向推力时由于与环境空气的摩擦，同样会产生大量噪声，从而影响到飞机降落阶段噪声水平，因此，也越来越受到国内外学界和工业界的重视。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有降噪功能的反推叶栅，其可以降低动力装置降落时的噪声水平。

一种大涵道比涡扇发动机，包括反推力装置，所述反推力装置包括安装在发动机短舱上的反推叶栅，其特点是，所述反推叶栅包括穿孔板和附着在所述穿孔板一侧的吸声层。

所述的大涵道比涡扇发动机的附加特点是，所述吸声层包括其一侧附着在所述穿孔板所述一侧的蜂窝结构以及附着在所述蜂窝结构另一侧的底板。

所述的大涵道比涡扇发动机的附加特点是，所述吸声层为发泡金属材料。

所述的大涵道比涡扇发动机的附加特点是，所述穿孔板的孔缝面积不小于所述反推叶栅单侧表面积的10％且不大于15％。

所述的大涵道比涡扇发动机的附加特点是，所述蜂窝结构的高度不大于5mm。

所述的大涵道比涡扇发动机的附加特点是，所述穿孔板的厚度不大于1mm。

所述的大涵道比涡扇发动机的附加特点是，所述穿孔板的孔缝最大开口宽度不大于1mm。

所述的大涵道比涡扇发动机的附加特点是，该反推叶栅还包括在所述底板的两侧分别设置依次所述蜂窝结构和所述穿孔板。

所述的大涵道比涡扇发动机的附加特点是，所述穿孔板具有圆孔或者狭缝式开孔。

所述的大涵道比涡扇发动机的附加特点是，所述穿孔板的孔以叉排或顺排方式布置。

根据前述的方案，大涵道比涡扇发动机具有如下的效果，可以降低动力装置降落时的噪声水平：

(1)增加了短舱消声结构，增加了短舱消声效果；

(2)在不损失气动性能的情况下，既能够吸收风扇噪声，又能吸收排气噪声；

(3)通过吸声口的狭缝设计，增加了降噪的频率范围；

(4)由于采用蜂窝夹芯结构，可以有效降低反推叶栅重量。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为大涵道比涡扇发动机的局部示意图。

图2为图1中反推叶栅的示意图。

图3为该反推叶栅的侧视图。

图4为反推叶栅的局部立体示意图。

图5为反推叶栅的另一实施例的示意图。

图6为反推叶栅的消声孔的布置的示意图。

图7为反推叶栅的消声孔的另一种布置的示意图。

图8为反推叶栅的消声孔的又一种布置的示意图。

图9为反推叶栅的又一实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

需要注意的是，附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。

大涵道比涡扇发动机包括反推力装置，其也可以称之为反推器，用于产生与飞机飞行方向相反推力的设备，将外函道喷出的气体折向发动机前方，使气体向发动机前方配出，产生与飞机飞行方向相反的力，其实现方式是该反推力装置包括安装在发动机短舱上的反推叶栅，反推叶栅使气流斜着向前喷出。图1示出了大涵道比涡扇发动机的局部示意图，当飞机降落，反推力装置工作，气流通过外涵流道1依次经反推进口2、反推叶栅流道3、反推出口4排出发动机。

同时结合图2，风扇噪声和反推排气噪声会流经反推叶栅5。反推叶栅5包括穿孔板6和附着在穿孔板6右侧的吸声层。噪声通过穿孔板6进入吸声层，在吸声层内实现声能量耗散，从而实现吸声降噪。

吸声层可以有不同的实现结构，例如图2中采用蜂窝结构7和底板8来实现，蜂窝结构7的左侧附着在穿孔板6的右侧，同时蜂窝结构7的右侧附着有底板8。

蜂窝结构7也可以称之为声衬，噪声通过穿孔板6进入其中后，能将噪声能量耗散。

穿孔板6具有贯穿其两侧的消声孔，消声孔可以是如图6所示的圆形，也可以是如图7所示的狭缝形状，狭缝形状的消声孔能够增加吸声的频率范围，扩大吸声面积，并且还能增强穿孔板的结构强度。消声孔的布置方式可以是如6和图7所示的顺排方式，也可以是图8所示的叉排方式。叉排方式的覆盖面积更大，排布更加均匀，吸声效果更优。

如图5所示的另一实施例中，在一底板8的两侧依次布置蜂窝结构7和穿孔板6。相比于图2所示的单侧吸声方案，双侧吸声方案的效果会增加。

吸声层还可以是如图9所示的泡沫状态的技术材料9，其能够保证良好的吸声效果的同时也能使反推叶栅更加紧凑，有利于减重。

所述反推叶栅包括穿孔板和附着在所述穿孔板一侧的吸声层。

根据本发明的反推叶栅还可以根据以下的参数使得降噪效果得到优化：

穿孔板6的开孔面积不小于反推叶栅单侧表面积的10％，同时考虑开孔过多造成结构强度问题，穿孔板的开孔面积不大于反推叶栅单侧表面积的15％；

在考虑到反推叶栅的降噪效果的同时考虑到反推叶栅结构重量，蜂窝7的高度不大于5mm；

穿孔板6的厚度一般不大于1mm；

穿孔板开孔直径不大于1mm，对于狭缝式开孔方式，狭缝宽度不大于1mm；

对于如图5所示的反推叶栅双侧敷设消声结构的情况，共用一个底板8，底板厚度一般不大于2mm。

根据前述实施例的大涵道比涡扇发动机可具有如下效果：

通过将反推叶栅进行消声设计，飞机降落反推打开时，外涵气流通过反推叶栅排出发动机，反推叶栅吸收排气噪声实现降低发动机噪声；同时，由于叶栅由实心变成了空心结构，可以有效降低叶栅重量；

此外风扇噪声也会通过反推叶栅流道向外传递，反推叶栅也可吸收风扇噪声实现发动机的降噪；

通过改变消声孔的布置方式，增加反推叶栅的吸声面积，增加降噪效果；

并且通过改变消声孔的结构形状，扩宽消声频率，提升降噪效果。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种大涵道比涡扇发动机，包括反推力装置，所述反推力装置包括安装在发动机短舱上的反推叶栅，其特征在于，所述反推叶栅包括穿孔板和附着在所述穿孔板一侧的吸声层，

所述吸声层包括其一侧附着在所述穿孔板所述一侧的蜂窝结构以及附着在所述蜂窝结构另一侧的底板，

该反推叶栅还包括在所述底板的两侧分别依次设置所述蜂窝结构和所述穿孔板。

2.如权利要求1所述的大涵道比涡扇发动机，其特征在于，所述穿孔板的孔缝面积不小于所述反推叶栅单侧表面积的10％且不大于15％。

3.如权利要求1所述的大涵道比涡扇发动机，其特征在于，所述蜂窝结构的高度不大于5mm。

4.如权利要求1所述的大涵道比涡扇发动机，其特征在于，所述穿孔板的厚度不大于1mm。

5.如权利要求1所述的大涵道比涡扇发动机，其特征在于，所述穿孔板的孔缝最大开口宽度不大于1mm。

6.如权利要求1所述的大涵道比涡扇发动机，其特征在于，所述穿孔板具有圆孔或者狭缝式开孔。

7.如权利要求1所述的大涵道比涡扇发动机，其特征在于，所述穿孔板的孔以叉排或顺排方式布置。

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