CN111441834B - 主排气管道的内部结构及其组装方法、涡轮机和飞行器 - Google Patents

主排气管道的内部结构及其组装方法、涡轮机和飞行器 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及其组装方法、涡轮机和飞行器，所述内部结构包括：主壁，所述主壁由围绕纵向轴线X旋转的表面组成，允许空气穿过孔口并且形成所述主排气管道的内部表面；内蒙皮，所述内蒙皮由围绕所述纵向轴线X旋转的表面组成，布置在所述主壁的内部；上游凸缘和下游凸缘，所述上游凸缘和下游凸缘将所述内蒙皮附接于所述主壁的内部；至少一个间隔件，所述间隔件附接于所述内蒙皮并且从所述内蒙皮朝向所述主壁延伸，所述间隔件或每个间隔件在与纵向轴线X大致平行的平面内在所述两个凸缘(之间延伸，并且所述间隔件或每个间隔件没有附接于所述主壁。所述内蒙皮的特定附接有利于构造所述内部结构以及使所选频率衰减。

Description

主排气管道的内部结构及其组装方法、涡轮机和飞行器
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、涉及一种包括至少一个这种涡轮机的飞行器、并且涉及一种组装这种内部结构的方法。
背景技术
涡轮机常规地从上游到下游包括：进气口，空气通过该进气口进入涡轮机；马达，该马达燃烧空气和燃料；以及排气管道，燃烧气体通过该排气管道排出。
这种涡轮机在操作期间会产生噪声。
为了使一些噪声衰减，涡轮机被短舱包围，该短舱包括比如蜂窝状结构等噪声衰减器件。
低频声音(在300Hz与1000Hz之间)、尤其是与燃烧相关的并且由涡轮机在起飞或着陆期间发出的声音代表显著的环境噪声源，并且为了使这种噪声衰减，已知在主排气管道的结构中布置了用于使低频声音衰减的装置(即所谓的“塞子(plug)”)。
主排气管道位于发动机的延伸部分中并且位于喷口锥形件前方，并且其外主壁与来自马达的燃烧气流接触。
这种装置是有效的，但是有必要寻找新的实施例。
发明内容
本发明的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使低频噪声衰减的装置，并且所述内部结构是简单并且容易实施的。
为此目的，本发明提出了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，所述主壁由围绕纵向轴线X旋转的表面组成，允许空气穿过孔口并且形成所述主排气管道的内部表面；
-内蒙皮，所述内蒙皮由围绕所述纵向轴线X旋转的表面组成，布置在所述主壁的内部；
-上游凸缘和下游凸缘，所述上游凸缘和下游凸缘将所述内蒙皮附接于所述主壁的内部；
-至少一个间隔件，所述间隔件附接于所述内蒙皮并且从所述内蒙皮朝向所述主壁延伸，所述间隔件或每个间隔件在与纵向轴线X大致平行的平面内在所述两个凸缘之间延伸，并且所述间隔件或每个间隔件没有附接于所述主壁。
所述内蒙皮的特定附接有利于构造所述内部结构以及使所选频率衰减。
根据一个特定实施例，所述间隔件或每个间隔件的长度小于所述主壁与所述内蒙皮之间的距离。
根据一个特定实施例，每个间隔件的自由端接触抵靠所述主壁。
有利地，所述间隔件或每个间隔件包括基部和至少一个舌部，所述基部附接于所述内蒙皮，所述舌部紧固于所述基部并且在所述内蒙皮与所述主壁之间延伸。
有利地，具有至少两个舌部。所述两个相接续的舌部通过狭缝彼此分离，并且所述内部结构包括封闭器，所述封闭器包括柱基和舌部，所述柱基附接于所述基部，所述舌部紧固于所述柱基、并且与纵向轴线X平行地相对于所述间隔件的舌部偏移并压靠在所述间隔件的舌部上。
有利地，每个舌部的自由端具有曲率。
有利地，所述间隔件或每个间隔件由柔性材料制成，以便允许在所述基部与每个舌部之间的连结部处进行铰接。
本发明还提出了一种用于组装根据前一项变体所述的内部结构的方法，所述组装方法包括：
-提供所述主壁的第一提供步骤，
-提供所述下游凸缘的第二提供步骤，
-将所述下游凸缘附接于所述主壁的第一附接步骤，
-提供所述内蒙皮的第三提供步骤，
-提供至少一个间隔件的第四提供步骤，
-针对每个间隔件的将每个间隔件附接于所述内蒙皮的第二附接步骤，
-使每个间隔件的每个舌部弹性变形而使得所述内蒙皮的中心与每个舌部的自由端之间的距离小于所述主壁的半径的加压步骤，
-将所述内蒙皮和所述已变形的舌部引入所述主壁中的引入步骤，
-释放每个舌部而使其恢复原始形状并且使得每个舌部的自由端靠近所述主壁定位的释放步骤，
-将所述内蒙皮附接于所述下游凸缘的第三附接步骤，
-提供所述上游凸缘的第五提供步骤，以及
-将所述上游凸缘附接于所述主壁并且附接于所述内蒙皮的第四附接步骤。
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部由主喷口界定、并且在内部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一项变体所述的涡轮机。
附图说明
在阅读以下对一个示例性实施例的描述之后，本发明的上述特征以及其他特征将变得更加清楚，所述描述参考附图给出，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]是穿过图3的内部结构的轴向平面的截面侧视图，
[图5]是根据本发明的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]是根据本发明的在对其进行组装的一个步骤过程中的内部结构的前视图。
具体实施方式
图1示出了飞行器10，该飞行器包括机翼12，容纳涡轮机的短舱14附接在该机翼下方。
在以下描述中，按照常规，X轴是涡轮机的纵向轴线、具有在飞行器10的前进方向上的正向取向，这也是短舱14的纵向轴线；Y轴是在飞行器10在地面上时处于水平的横向轴线；Z轴是竖直轴线、或者是飞行器10在地面上时的竖直高度；这三个方向X、Y和Z相互正交。
在以下描述中，与位置有关的术语参考涡轮机中的气体运动方向，即从飞行器10的前部到后部的方向。
图2示出了涡轮机的后部部分，该后部部分形成主排气管202，涡轮机所燃烧的气体经由该主排气管逸出，并且该主排气管在外部由主喷口204界定、并且在内部由主排气管202的内部结构206界定。
主排气管道202及其内部结构206具有由围绕涡轮机的纵向轴线X旋转的表面组成的整体形状。
喷口锥形件208附接于内部结构206的后部。
图3示出了内部结构206的前透视图，并且图4示出了内部结构206和锥形件208的截面侧视图。
内部结构206包括主壁302，在该主壁上形成有分布在主壁302的表面上的孔304。主壁302形成内部结构206的外部表面，即形成主排气管道202的内部表面。
内部结构206包括内蒙皮305。主壁302和内蒙皮305各自由围绕纵向轴线X旋转的表面组成，在本实例中该表面整体上是圆柱形的，并且内蒙皮305布置在主壁302的内侧，以便构成呈两个同轴表面的组件。
内蒙皮305通过上游凸缘307a和下游凸缘307b附接于主壁302，这些凸缘附接在主壁302与内蒙皮305之间。在图3中未示出上游凸缘307a，以便能够显现内部结构206的内部。每个凸缘307a-b采用比如螺钉、焊接等任何适当的方式进行附接。
内蒙皮305与主壁302之间的体积50形成了构成亥姆霍兹共振器的箱盒。
为了将体积50分成多个子体积，内部结构206包括至少一个间隔件52，该间隔件附接于内蒙皮305并且从内蒙皮305朝向主壁302延伸。该间隔件或每个间隔件52在与纵向轴线X大致平行的平面内在两个凸缘307a-b之间延伸。
间隔件52没有附接于主壁302，以便在内部结构206变形的情况下不会对组件加压。
每个间隔件52通过比如螺栓、点焊等任何适当的方式附接于内蒙皮305。
根据一个特定实施例，为了防止间隔件52与主壁302之间接触，间隔件52的长度小于主壁302与内蒙皮305之间的距离。每个舌部506的自由端与主壁302之间的间隙54例如是2mm。
根据另一个特定实施例，每个间隔件52的自由端接触抵靠主壁302，即没有游隙。本实施例是使每个腔体密封、并且限制间隔件52的振动。
图5示出了间隔件52的一个实施例的实例。间隔件52包括附接于内蒙皮305的基部502。在所示的实施例中，基部502具有孔504以允许通过螺栓进行附接。
间隔件52包括至少一个舌部506，该舌部固定于基部502，并且该舌部固延伸穿过内蒙皮305与主壁302之间的体积50。
间隔件52优选地由柔性材料制成，以便允许在基部502与每个舌部506之间的连结部处进行铰接。
每个舌部506的柔性允许在内部结构206变形的情况下、尤其是在内蒙皮305热膨胀的情况下产生适应。柔性也允许如下所述的特定组件。
使用多个舌部506可以使间隔件52的形状易于与主壁302的形状相适应。
为了限制自由边缘可能在主壁302或间隔件52上引起磨损，每个舌部506的自由端具有曲率510。也可以用滑动涂层(
Figure BDA0002369869490000051
)或垫磨片来代替或补充这个曲率510。
当至少有两个相接续的舌部506时，这些舌部通过狭缝508而彼此分开。根据需要，可以通过叠加封闭器来关闭这些狭缝508，该封闭器包括柱基和舌部，该柱基附接于基部502，这些舌部紧固于柱基、并且与纵向轴线X平行地相对于间隔件52的舌部506偏移并且压紧在间隔件52的舌部506上。
封闭器在柱基与舌部之间也具有柔性。
根据一个特定实施例，封闭器是与上述间隔件52相同的系统，但是封闭器的舌部506相对于其附接的间隔件52的舌部506偏移。
图6示出了当间隔件52和任意封闭器呈柔性时对内部结构206进行组装的步骤。
组装方法的实例包括：
-提供主壁302的第一提供步骤，
-提供下游凸缘307b的第二提供步骤，
-将下游凸缘307b附接于主壁302的第一附接步骤，
-提供内蒙皮305的第三提供步骤，
-提供至少一个间隔件52的第四提供步骤，
-针对每个间隔件52的将每个间隔件52附接于内蒙皮305的第二附接步骤，
-使每个间隔件52的每个舌部506弹性变形而使得内蒙皮305的中心与每个舌部506的自由端之间的距离小于主壁302的半径的加压步骤，
-将内蒙皮305和变形的舌部506引入主壁302的引入步骤，
-释放每个舌部506以便使其恢复原始形状并且使得每个舌部506的自由端靠近主壁302定位的释放步骤，
-将内蒙皮305附接于下游凸缘307b的第三附接步骤，
-提供上游凸缘307a的第五提供步骤，以及
-将上游凸缘307a附接于主壁302并且附接于内蒙皮305的第四附接步骤。
图6示出使每个舌部506弹性变形以便减小其在内蒙皮305周围所占据的空间的加压步骤。加压由压平每个舌部506(箭头602)组成。这样使得可以通过主壁的302的直径来引入内蒙皮305和间隔件52，该直径小于未加压的间隔件52的直径。
在释放步骤期间，每个舌部506变直(箭头604)，并且虚线代表已经在主壁302内部变直的舌部506。
如果存在，设置封闭器并且在第二附接步骤与加压步骤之间进行附接。
虽然内蒙皮305被描述为由单片组成，但是可以通过附接多个面板来形成内蒙皮，这些面板可以拆除以便于检查。

Claims (10)

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)，所述主壁由围绕纵向轴线X旋转的表面组成，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，
-内蒙皮(305)，所述内蒙皮由围绕所述纵向轴线X旋转的表面组成，布置在所述主壁(302)的内部，
-上游凸缘(307a)和下游凸缘(307b)，所述上游凸缘和下游凸缘将所述内蒙皮(305)附接于所述主壁(302)的内部，
-至少一个间隔件(52)，所述间隔件附接于所述内蒙皮(305)并且从所述内蒙皮(305)朝向所述主壁(302)延伸，所述间隔件或每个间隔件(52)在与纵向轴线X大致平行的平面内在所述上游凸缘(307a)和下游凸缘(307b)之间延伸，并且所述间隔件或每个间隔件(52)没有附接于所述主壁(302)。
2.根据权利要求1所述的内部结构(206)，其特征在于，所述间隔件或每个间隔件(52)的长度小于所述主壁(302)与所述内蒙皮(305)之间的距离。
3.根据权利要求1所述的内部结构(206)，其特征在于，每个间隔件(52)的自由端接触抵靠所述主壁(302)。
4.根据权利要求1至3之一所述的内部结构(206)，其特征在于，所述间隔件或每个间隔件(52)包括基部(502)和至少一个舌部(506)，所述基部附接于所述内蒙皮(305)，所述舌部紧固于所述基部(502)并且在所述内蒙皮(305)与所述主壁(302)之间延伸。
5.根据权利要求4所述的内部结构(206)，其特征在于，具有至少两个舌部(506)，其特征在于，两个相接续的舌部(506)通过狭缝(508)彼此分离，并且，所述内部结构(206)包括封闭器，所述封闭器包括柱基和舌部，所述柱基附接于所述基部(502)，所述舌部紧固于所述柱基、并且与纵向轴线X平行地相对于所述间隔件(52)的舌部(506)偏移并压靠在所述间隔件(52)的舌部(506)上。
6.根据权利要求4所述的内部结构(206)，其特征在于，每个舌部(506)的自由端具有曲率(510)。
7.根据权利要求4所述的内部结构(206)，其特征在于，所述间隔件或每个间隔件(52)由柔性材料制成，以便允许在所述基部(502)与每个舌部(506)之间的连结部处进行铰接。
8.一种用于组装根据权利要求7所述的内部结构(206)的方法，所述组装方法由以下步骤组成：
-提供所述主壁(302)的第一提供步骤，
-提供所述下游凸缘(307b)的第二提供步骤，
-将所述下游凸缘(307b)附接于所述主壁(302)的第一附接步骤，
-提供所述内蒙皮(305)的第三提供步骤，
-提供至少一个间隔件(52)的第四提供步骤，
-针对每个间隔件(52)的将每个间隔件(52)附接于所述内蒙皮(305)的第二附接步骤，
-使每个间隔件(52)的每个舌部(506)弹性变形而使得所述内蒙皮(305)的中心与每个舌部(506)的自由端之间的距离小于所述主壁(302)的半径的加压步骤，
-将所述内蒙皮(305)和已变形的所述舌部(506)引入所述主壁(302)中的引入步骤，
-释放每个舌部(506)而使其恢复原始形状并且使得每个舌部(506)的自由端靠近所述主壁(302)定位的释放步骤，
-将所述内蒙皮(305)附接于所述下游凸缘(307b)的第三附接步骤，
-提供所述上游凸缘(307a)的第五提供步骤，以及
-将所述上游凸缘(307a)附接于所述主壁(302)并且附接于所述内蒙皮(305)的第四附接步骤。
9.一种涡轮机，包括主排气管道(202)，所述主排气管道在外部由主喷口(204)界定、并且在内部由根据权利要求1至7之一所述的内部结构(206)界定。
10.一种飞行器(10)，包括至少一个根据前一项权利要求所述的涡轮机。
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