CN109973222A - 一种有效降噪的脉动喷气发动机 - Google Patents

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张群
杨福正
李程镐
曹婷婷
刘强
张鹏
王鑫
海涵
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/045—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having provisions for noise suppression
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/78—Other construction of jet pipes
    • F02K1/82—Jet pipe walls, e.g. liners
    • F02K1/827—Sound absorbing structures or liners

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Abstract

本发明提供了一种有效降噪的脉动喷气发动机。脉动发动机因为其燃烧强度和效率高、污染小等优点受到了研究人员的青睐，然而由于其噪声太大，又限制了自身的发展。本发明通过改变普通脉动喷气发动机的进气段和喷管，在进气段增置阻性消声器的同时，在喷管中部靠后部分增置抗性消声器并改变其尾喷口为锯齿形。这种改变进气段和喷管结构的方式，可以在损失较小推力的情况下，显著降低发动机噪音水平。

Description

一种有效降噪的脉动喷气发动机
技术领域
本发明涉及脉动喷气发动机领域，特别地，涉及一种有效降噪的脉动喷气发动机。
背景技术
研究表明，脉动燃烧具有燃烧强度高、传热效率大、结构紧凑、可以自吸气和增压等优点。因此，脉动燃烧器不但可以节省材料和燃料费用，而且排气污染小、燃烧效率高，人们对脉动燃烧技术越来越关注，与之相关的研究工作也越来越广泛。脉动喷气发动机是一种产生间歇性推力的非稳态动力装置，由于其结构简单，以近似等容的状态燃烧，工程师们对其投入了巨大的研究热情。一般情况下，可以根据脉动喷气发动机的进气道结构，将脉动喷气发动机分为有阀式和无阀式两种。
有阀式脉动喷气发动机一般由进气道、进油管、中心锥、阀片、燃烧室、喷管、尾喷口等结构组成。进气道前端安装有进油管和油针，燃油经油针进入进气道并进行雾化，雾化后的油气混合物进入燃烧室由火花塞引燃。脉动燃烧可简单分为四个过程：(1)排气和填充混合物阶段；(2)点火燃烧阶段；(3)膨胀阶段；(4)填充和压缩阶段。在点火燃烧阶段，燃烧室温度和压力急剧上升，当燃烧室内的压力上升到大于进气压力时，进口阀关闭，阻止新鲜混气进入燃烧室。之后燃烧产物膨胀并经由喷管喷出，产生推力，这时燃烧室内压力下降。当燃烧室压力下降到低于进口阀前的压力时，进口阀再次开启，新鲜混气被压入燃烧室(即自吸气过程)；与此同时，一部分燃烧产物回流到燃烧室内与新鲜混气掺混加热，重新开始燃烧、放热，开始下一个周期的燃烧、排气过程。
脉动喷气发动机虽然有着结构简单和制造成本低廉的优点，但是其工作噪音很大，不利于人类的身心健康，因此有效降噪是一个极其重要的课题。针对上述情况，本发明提供了一种有效降噪的脉动喷气发动机，在进气段加装阻性消声器，在排气段加装抗性消声器，尾喷口采用锯齿形设计。旨在通过减小进气和排气噪声来达到降噪的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种有效降噪的脉动喷气发动机，通过减小进气和排气噪声来达到降噪的目的。
技术方案
本发明的目的在于提供一种有效降噪的脉动喷气发动机。
本发明技术方案如下：
一种有效降噪的脉动喷气发动机，其特征在于：所述脉动喷气发动机包括进油管、进气段、中心锥、燃烧室、火花塞、喷管、尾喷口；所述进气段装有阻性消声器，喷管中后部装有抗性消声器、尾喷口为锯齿形。
所述的一种有效降噪的脉动喷气发动机，其特征在于：进气段装有阻性消声器；吸声材料选取玻璃棉、玻璃纤维毡等具有较好的声热性能的多孔吸声材料；为了便于安装，吸声材料外加穿孔率大于20％的金属网；吸声材料的厚度通过发动机具体尺寸来决定。
所述的一种有效降噪的脉动喷气发动机，其特征在于：喷管中后部装有抗性消声器，其形式为单节内插管扩张室消声器；扩张室消声器的扩张比为5～15，扩张室长度根据喷管具体长度来决定，两端插入管的长度分别为1/2腔长和1/4腔长。
所述的一种有效降噪的脉动喷气发动机，其特征在于：尾喷口为锯齿形。
本发明具有以下有益效果：
与现有的普通脉动喷气发动机相比，本发明优点突出，主要表现在：利用玻璃棉、玻璃纤维毡等具有良好声热性能的多孔吸声材料制成阻性消声器安装在进气段，在减小进气噪声的同时可以尽量少的增加气流流动的阻力；在喷管中后部加设单节内插管扩张室消声器并将尾喷口改为锯齿形，这些结构可以降低排气噪声，当然也会造成一定的推力损失。
附图说明
图1：一种有效降噪的脉动喷气发动机整体结构示意图
图2：一种有效降噪的脉动喷气发动机抗性消声器局部示意图
图3：一种有效降噪的脉动喷气发动机锯齿形尾喷口局部示意图
主要元件符号说明：
1 进气段 2 中心锥
3 进口阀 4 燃烧室
5 喷管 6 抗性消声器腔室
7 锯齿形尾喷口
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步描述：
结合图1，本发明提供了一种有效降噪的脉动喷气发动机。
具体过程：脉动喷气发动机工作时需要周期性地吸入油气混合物，这个过程依靠脉动喷气发动机的自吸气特性完成，不需要其余加压设备。加装在进气段的阻性消声器对油气混合物的流动不会有太大的阻力，同时声波在多孔吸声材料中传播，由于摩擦将声能转化成热能散发掉，这有助于燃油的蒸发雾化，既达到了消声的目的又提高了燃油的蒸发雾化程度。燃烧过后的产物排出燃烧室的过程中经由单节内插管扩张室消声器，管道面积的突变引起了声阻抗的变化，一部分沿着管道传播的声波反射回声源；同时，通过改变扩张室和内接管的长度，使得向前传播的声波与不同管截面上的反射波之间产生180°的相位差，相互干涉，相互抵消，进而达到消声的目的。这个过程中，最后只有未反射的声波透射传出。尾喷口处将喷管型面改为锯齿形，在实现噪声降低的同时，发动机的推力损失很小。

Claims (4)

1.一种有效降噪的脉动喷气发动机，其特征在于：所述脉动喷气发动机包括进油管、进气段、中心锥、燃烧室、火花塞、喷管、尾喷口；所述进气段装有阻性消声器、喷管中后部装有抗性消声器、尾喷口为锯齿形。
2.根据权利要求1所述的一种有效降噪的脉动喷气发动机，其特征在于：进气段装有阻性消声器；吸声材料选取玻璃棉、玻璃纤维毡等具有较好的声热性能的多孔吸声材料；为了便于安装，吸声材料外加穿孔率大于20％的金属网；吸声材料的厚度通过发动机具体尺寸来决定。
3.根据权利要求1所述的一种有效降噪的脉动喷气发动机，其特征在于：喷管中后部装有抗性消声器，其形式为单节内插管扩张室消声器；扩张室消声器的扩张比为5～15，扩张室长度根据喷管具体长度来决定，两端插入管的长度分别为1/2腔长和1/4腔长。
4.根据权利要求1所述的一种有效降噪的脉动喷气发动机，其特征在于：尾喷口为锯齿形。
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