CN109878741B - 涡轮机的主排气管道的内部结构和涡轮机及飞行器 - Google Patents

涡轮机的主排气管道的内部结构和涡轮机及飞行器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种涡轮机的主排气管道的内部结构(206)和涡轮机及飞行器，所述内部结构(206)包括：‑主壁(302)，所述主壁包括回转表面、允许空气穿过孔口、并且形成所述主排气管道的内部表面，‑内部蒙皮(305)，所述内部蒙皮包括回转表面、布置在所述主壁(302)的内侧、并且在上游侧面(402)与下游侧面(404)之间延伸，所述上游侧面旨在面向所述涡轮机的前部并且所述下游侧面旨在面向所述涡轮机的后部，以及‑多个间隔件(307)，所述间隔件围绕所述内部蒙皮(305)的圆周成角度地分布并且固定在所述主壁(302)与所述内部蒙皮(305)之间。这种固定所述内部壁的特定方式使得所述内部结构更容易构建并且允许对所选定的频率加以衰减。

Description

涡轮机的主排气管道的内部结构和涡轮机及飞行器
技术领域
本发明涉及一种涡轮机主排气管道的内部结构、涉及一种包括这种内部结构的涡轮机、并且涉及一种包括至少一个这种涡轮机的飞行器。
背景技术
从上游到下游，涡轮机常规地包括，进气口，空气经由该进气口进入涡轮机；马达，所述马达将空气与燃料一起燃烧；以及排气管道，燃烧气体经由该排气管道排出。
在这种涡轮机运行时其产生噪音。
为了衰减一些噪音，涡轮机由短舱围绕，所述短舱包括噪音衰减器件(例如，像蜂窝状结构)。
低频(300Hz与1000Hz之间)声音，尤其是那些与燃烧相关的、由涡轮机在起飞或着陆期间发出的声音形成环境中显著的噪音来源，并且为了减弱这种噪音，已知做法是在主排气管道的结构中安装低频声音衰减装置(对此使用了英文术语“塞子(plug)”)。
主排气管道位于发动机的接续部分中并且在喷气管锥体之前，并且其外部的主壁与来自发动机的燃烧气体流接触。
文件US-A-7,784,283披露了在主排气管道穿孔的主壁下方产生由隔开分隔物分开的隔室以便形成亥姆霍兹(Helmholtz)共振器。
尽管这样的装置是有效的，还是有必要寻找新的实施模式。
发明内容
本发明的一个目的提出一种涡轮机的主排气管道的内部结构，所述内部结构包括用于衰减低频噪音的装置，所述装置是简单并且容易实施的。
为此目的，本发明提出一种涡轮机的主排气管道的内部结构，所述内部结构包括：
-主壁，所述主壁包括回转表面、允许空气穿过孔口、并且形成所述主排气管道的内部表面，
-内部蒙皮，所述内部蒙皮包括回转表面、布置在所述主壁的内侧、并且在上游侧面与下游侧面之间延伸，所述上游侧面旨在面向所述涡轮机的前部并且所述下游侧面旨在面向所述涡轮机的后部，以及
-多个间隔件，所述间隔件围绕所述内部蒙皮的圆周成角度地分布并且固定在所述主壁与所述内部蒙皮之间。
这种固定所述内部壁的特定方式使得所述内部结构更容易构建并且允许对所选定的频率加以衰减。
有利地，所述内部蒙皮的侧面中的每一个侧面距所述主壁一段距离，以便在所述内部蒙皮与所述主壁之间留下自由通道。
有利地，所述间隔件通过可移除的固定器件固定至所述内部蒙皮。
有利地，每个间隔件采用C形截面形状、带有中间壁和两个凸缘。
有利地，所述中间壁具有贯穿切口。
有利地，所述间隔件包括翻板，所述翻板能够根据温度在关闭位置与打开位置之间移动，在所述关闭位置其封闭所述贯穿切口，在所述打开位置其不会封闭所述贯穿切口。
有利地，所述翻板由形状记忆合金制成。
有利地，所述内部蒙皮被贯穿有排水孔。
根据一个优选的实施例，所述内部蒙皮是通过机加工单个元件来形成的。
根据另一个特定实施例，所述内部蒙皮是由固定在一起的若干部分构成的。
本发明还提出一种涡轮机，所述涡轮机包括主排气管道，所述主排气管道在外侧由主喷气管界定、并且在内侧由根据前述变体之一所述的内部结构界定。
本发明还提出了一种飞行器，所述飞行器包括至少一个根据前述变体的涡轮机。
附图说明
通过阅读对一个示例性实施例的以下描述本发明的上述特征连同其他特征将变得更加明显，所述描述是结合附图给出的，在附图中：
图1是根据本发明的飞行器的侧视图；
图2是主排气管道的透视图；
图3是根据本发明的主排气管道的内部结构的透视图；
图4为图3的内部结构的细节的放大图；
图5是根据本发明在内部结构中所采用的间隔件的一个实例的透视图，并且
图6是根据本发明的变体的间隔件的在图5的平面VI上的截面视图。
具体实施方式
图1示出了飞行器10，所述飞行器包括机翼12，机翼下方固定有容纳有涡轮机的短舱14。
在以下描述中，并且按照惯例，将飞行器10的向前行进方向定向为正向的并且也是短舱14的纵向轴线的所述涡轮机的纵向轴线被称为X；当飞行器10在地面上时呈水平的横轴被称为Y；并且当飞行器10在地面上时的竖直轴线或竖直高度被称为Z，这三个方向X、Y和Z彼此正交并且形成正交参考系。
在以下描述中，涉及位置的术语是以气体穿过涡轮机的行进方向为参照来加以考虑的，即从飞行器10的前部朝向飞行器的后部。
图2示出了涡轮机的形成主排气管道202的后部部分，经涡轮机燃烧的气体经由该主排气管道排出，并且该主排气管道在外侧由主喷气管204界定并且在内侧由主排气管道202的内部结构206界定。
主排气管道202(就像其内部结构206一样)所具有的整体形状包括绕涡轮机的纵向轴线X的回转表面。
喷气管锥体208固定在内部结构206的后部。
图3示出了内部结构206和锥体208的前视图和透视图，并且图4示出了内部结构206的放大图。
内部结构206包括被贯穿有孔304的主壁302，所述孔分布在主壁302的表面上。主壁302形成内部结构206的外部表面，即会形成主排气管道202的内部表面的表面。
内部结构206包括内部蒙皮305。主壁302和内部蒙皮305各自构成回转表面，其在这个实例中是整体上圆柱形的，并且内部蒙皮305被布置在主壁302的内侧，以这样的方式来形成两个同轴表面的组件。
内部蒙皮305是通过间隔件307固定至主壁302的，所述间隔件固定在主壁302与内部蒙皮305之间，并且围绕内部蒙皮305的圆周成角度地分布。在图3和图4中间隔件307可以被看作是隐藏细节。
内部蒙皮305在上游侧面402与下游侧面404之间延伸，所述上游侧面朝向涡轮机前部定向并且所述下游侧面朝向涡轮机后部定向。此处各侧面402、404采用冠状形状。
如图4示出的，内部蒙皮305和主壁302不是固定至彼此的。这意思是说，内部蒙皮305的侧面402和侧面404中的每一个侧面距主壁302一段距离，以便在内部蒙皮305与主壁302之间留下允许空气自由流通的自由通道309。
因此内部蒙皮305仅由间隔件307固定，从而因为在主壁302与内部蒙皮305之间不需要提供连接而使得实施更加简单。此外，通道309使得可以由于并未固定其侧面402和侧面404而提供更好的、对内部蒙皮305振动所导致的声音的吸收。
在两个相邻的间隔件307之间，内部蒙皮305与主壁302之间的体积形成构成亥姆霍兹共振器的箱盒。
为了允许容易地拆卸内部蒙皮305，例如，使用诸如像螺钉的可移除固定器件将间隔件307固定至内部蒙皮305，并且，为此目的，内部蒙皮305和间隔件307具有为此目的提供的孔405。可移除的固定器件是可以不损坏内部蒙皮305和间隔件307地取出的元件。
每个间隔件307固定至主壁302。
在图3至图6描绘的发明实施例中，每个间隔件307采取C形截面形式、带有中间壁(图5中的504)以及两个凸缘(图5中的506a至506b)，但例如像柱状或不同形状的纵剖面形状的其他形式也是可能的。
在具有C形截面轮廓的间隔件307的情况下，间隔件307是使用C形截面轮廓的凸缘506a至凸缘506b中的一个凸缘并且在适当的情况下使用内部蒙皮305或者主壁302来固定至内部蒙皮305和主壁302的。
根据图3描绘的本发明的一个第一示例性实施例，间隔件307采取C截面轮廓的形式，其中间壁504是实心的。
图5示出了根据第二特定形式的实施例的具有C形截面轮廓的间隔件507，并且图6示出了根据第三特定形式的实施例的具有C形截面轮廓的间隔件607。
在图5的实施例中，间隔件507具有中间壁504，所述中间壁展现出贯穿切口502，以便在箱盒之间提供更好的连通。
在图6的实施例中，间隔件607具有中间壁504，所述中间壁具有贯穿切口502和翻板602，所述翻板能够在间隔件607上移动，并且根据温度，在关闭位置(实线)与打开位置(点划线)之间移动，在关闭位置其封闭贯穿切口502，在打开位置其不封闭贯穿切口502。因此，当声音的频率随着温度的变化而改变时，翻板602的开度可以与外界的温度相适配，并且因此无论其温度如何都允许对声音的最佳吸收。一般而言，翻板602被设计成用于在温度增加时打开并且在温度下降时关闭。
为了使翻板602的定位与温度相符，翻板602由具有与有待覆盖的温度范围相适合的形状和特性的形状记忆合金制成。
为了移除可能渗入的任何水分，内部蒙皮305被贯穿有排水孔406。
内部蒙皮305优选地是通过机加工单个元件来形成的，但是同样可以是由(尤其通过焊接)联结在一起的若干部分构成的。

Claims (8)

1.一种涡轮机的主排气管道(202)的内部结构(206)，所述内部结构(206)包括：
-主壁(302)，所述主壁在于回转表面、允许空气穿过孔口(304)、并且形成所述主排气管道(202)的内部表面，
-内部蒙皮(305)，所述内部蒙皮包括回转表面、布置在所述主壁(302)的内侧、并且在上游侧面(402)与下游侧面(404)之间延伸，所述上游侧面旨在面向所述涡轮机的前部并且所述下游侧面旨在面向所述涡轮机的后部，以及
-多个间隔件(307)，所述间隔件围绕所述内部蒙皮(305)的圆周成角度地分布并且固定在所述主壁(302)与所述内部蒙皮(305)之间，
其特征在于，所述内部蒙皮(305)的侧面(402，404)中的每一个侧面距所述主壁(302)一段距离，以便在所述内部蒙皮(305)与所述主壁(302)之间留下自由通道(309)，所述间隔件中的每个间隔件包括中间壁，所述中间壁具有贯穿切口(502)，所述间隔件包括翻板(602)，所述翻板能够根据温度在关闭位置与打开位置之间移动，在所述关闭位置所述翻板封闭所述贯穿切口(502)，在所述打开位置所述翻板不封闭所述贯穿切口(502)，且所述翻板(602)由形状记忆合金制成。
2.根据权利要求1所述的内部结构(206)，其特征在于，所述间隔件(307)通过可移除的固定器件固定至所述内部蒙皮(305)。
3.根据权利要求1和2之一所述的内部结构(206)，其特征在于，每个间隔件(307)采用C形截面形状、带有所述中间壁和两个凸缘。
4.根据权利要求1和2之一所述的内部结构(206)，其特征在于，所述内部蒙皮(305)被贯穿有排水孔(406)。
5.根据权利要求1和2之一所述的内部结构(206)，其特征在于，所述内部蒙皮(305)是通过机加工单个元件来形成的。
6.根据权利要求1和2之一所述的内部结构(206)，其特征在于，所述内部蒙皮(305)是由固定在一起的若干部分构成的。
7.一种涡轮机，所述涡轮机包括主排气管道(202)，所述主排气管道在外侧由主喷气管(204)界定、并且在内侧由根据前述权利要求之一所述的内部结构(206)界定。
8.一种飞行器(10)，所述飞行器包括至少一个根据权利要求7所述的涡轮机。
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