CN1863703A - 环形隔音板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种飞机发动机总成(10)，用于减小包括在发动机总成中的发动机(14)产生的噪声。发动机总成(10)包括具有入口部分(34)和主部分(38)的机舱(26)，该主部分容纳与发动机相关的发动机(14)和风扇组件(18)。入口部分(34)在入口部分(34)和主部分(38)之间的连接处的主隔板(42)连接于主部分(38)。单片环形隔音板(46)位于机舱(26)的内壁(54)凹进处中。环形隔音板(46)从入口部分(34)的前部延伸到主部分(38)的前部，从而使主隔板(42)被环形隔音板(46)覆盖。

Description

环形隔音板
技术领域
本发明一般涉及飞机发动机噪音的入口吸收和衰减。更具体地说，本发明涉及一种整体式环形隔音板，该板从发动机机舱入口的前部向内部延伸，穿过机舱入口与机舱发动机结构的连接处，进入发动机结构。
背景技术
法律要求航空公司的飞机必须满足规定的发动机噪音标准。通常，现有飞机发动机的声学处理系统(acoustic treatment system)包括一系列分段安装在发动机风扇机匣内的单独的板。典型地，隔音板位于发动机/入口连接接口(engine/inlet attachment interface)的紧后部，发动机风扇组件的前面。至少一个现有的发动机声学处理系统包括多个单独的板，它们并排安装在发动机风扇机匣的内表面周围和/或其他相邻的发动机机舱的内部。在这种现有的声学处理系统中，隔音板的隔音有效面积在各单独隔音板的边缘带周围或紧固件位置处通常无效。在各隔音板之间、隔音板和机舱入口结构之间、隔音板和毗邻风扇组件中风扇叶片表面的机舱发动机结构之间，隔音面积也会失去作用。此外，典型的声学处理系统包含的隔音板的数量也难于“调整”声学处理以与源噪音最佳匹配。即，难以使声学处理的声学吸收特性与特定发动机和相关风扇组件的噪音特征相匹配。此外，典型的声学处理系统具有允许空气从发动机总成逸出的多条泄漏途径，从而噪音也会逸出。此外，在现有的声学处理系统，较多的零件数量会使飞机重量增加，而且增加了人力和零件成本。
因此，需要改善航空发动机声学处理系统来减少航空发动机的噪音，从而减轻它对乘客和机场周边的不良影响。同样也需要声学处理系统来增加隔音面积。提高发动机性能，减少飞机重量，降低安装声学处理系统的人力和零件成本。
发明内容
在本发明的一个优选实施例中，飞机发动机适合降低由发动机总成中包含的发动机和/或风扇组件产生的噪音。发动机总成包括具有入口部分和主部分的机舱，该主部分容纳发动机和风扇组件。在入口部分和主部分之间的隔板连接处连接于主部分。单片环形隔音板位于机舱内壁的凹进处。环形隔音板从入口部分的前部延伸到主部分的前部，从而使隔板被环形隔音板所覆盖。环形隔音板吸收由发动机和/或风扇组件产生的入口噪音。此外，环形隔音板可在声学上进行调整，以匹配特定发动机和风扇组件的噪音特性，由此提高环形隔音板的噪音吸收品质。此外，环形隔音板阻挡了噪音从机舱前部逸出，通过基本上消除从风扇组件向前延伸的机舱的部分中的各泄漏路径来改善发动机性能。此外，对于现有的声学处理，本发明的环形隔音板增加了隔音面积，降低了总体复杂性。
附图说明
通过详细描述和其中附图可以充分理解本发明；
图1是根据本发明的航空发动机总成的部分的纵剖面视图。
图2是发动机总成的剖面分解图，阐明图1所示的环形隔音板的优选实施例。
图3是发动机总成的剖面分解图，阐明图1所示的环形隔音板的另一优选实施例。
对应的附图标记表示整个附图中的对应部件。
具体实施方式
图1是根据本发明的飞机发动机总成10的部分纵剖面视图。发动机总成包括发动机14，例如，燃气轮机和相关的风扇组件18。风扇组件18包括多个圆周方向有间隔的风扇叶片22。围绕发动机14和风扇叶片22的是机舱26，其从发动机14向外隔有径向距离以限定环形通道30。由发动机总成10使用的产生推力的空气沿X方向进入发动机总成。通常，空气进入机舱26，然后由风扇叶片22压缩，并经由通道30流过发动机14。
机舱26包括入口部分34，它与将发动机14和风扇组件18支撑在机舱26内的主部分38相连接。入口部分34与主部分38之间的连接部分包括主隔板42，其用在连接部分处以使机舱26具有结构完整性和强度。发动机总成10还包括整体式即单片的环形隔音板46，该板吸收发动机和/或风扇叶片22前部的风扇组件产生的入口噪音。应该理解，此处所用术语“前部”表示朝着飞机和发动机总成的前部的Y方向，与Z表示的朝向飞机和发动机总成的后部相反。该单片环形隔音板46是单一的隔音板，具有贯通其厚度没有断点、连接点和间隙的连续环形。因此，环形隔音板46基本上阻止了空气从那里穿过。阻止空气从环形隔音板46穿过显著减少了从机舱26逸出到机舱26外界环境的入口噪音和发动机空气量。环形隔音板46可由任何一种合适的隔音材料构成，例如复合材料，诸如石墨环氧(GREP)或含铝组件。
环形隔音板46一体形成在机舱内壁54中。更具体地说，环形隔音板46形成机舱26的内壁54的一段。内壁54包括从主隔板42延伸到入口隔板44的入口部分54a。内壁54还包括从主隔板42向后延伸的主部分54b。入口部分54a包括从主隔板42向前延伸的环形隔音板46的前部。主部分54b的前段包括环形隔音板46的尾部，该尾部从主隔板42延伸到环形隔音板46的尾缘46a，以及发动机机匣和风扇叶片包容结构56的前部。主部分54b的尾段包括发动机风扇机匣声波衬垫(engine fan case acoustic liner)58和发动机机匣和风扇叶片包容结构56的尾部。
环形隔音板46从入口部分34的一点向后延伸到主部分38前部的一点。例如，环形隔音板从入口部分34的点A向后延伸到主部分38前部的点B。在优选实施例中，点A靠近入口部分34的前唇60，点B位于主部分38邻近风扇叶片22表面22a的一点与主隔板42之间。在另一实施例中，点A位于入口隔板44处。可选择地，点A可以位于机舱入口部分34的任何点处。
在优选实施例中，环形隔音板46使用多个紧固件(未示出)与入口隔板44和主隔板42相连。紧固件可以是任何合适的紧固件，例如螺钉和螺杆。优选地，紧固件与环形隔音板46一体形成，或者凹入其中，从而避免紧固件头部突出入发动机总成10的内部区域，或导致隔音处理面积的任何堵塞或损失。突出的紧固件头部可在空气流过发动机总成10的过程中导致噪音的诱发破裂。发动机机匣和风扇叶片包容结构56也使用类似的紧固件连接到主隔板42。环形隔音板46向后延伸超过主隔板42，其形成机舱入口部分34和机舱主部分38之间的连接部分。尾缘46a毗邻并紧密配合发动机风扇机匣声波衬垫58的前端。在优选实施例中，尾缘46a与发动机风扇机匣声波衬垫58的前端基本上气密配合。在另一实施例中，内壁主部分54b包括位于环形隔音板46和风扇机匣声波衬垫58之间的发动机风扇耐磨衬条(未示出)。在该实施例中，尾缘46a与发动机风扇耐磨衬条的前端紧密配合，优选为完全气密配合。
环形隔音板46与入口隔板44连接，从而使机舱内壁54的内表面62基本上光滑，并且在环形隔音板46的前缘46b处没有间断。此外，环形隔音板46b与发动机风扇机匣声波衬垫58配合，使得内表面62基本上光滑，并且在环形隔音板46的尾缘46a处没有间断。更具体地说，环形隔音板尾缘46a和发动机风扇机匣声波衬垫58或者可选择地发动机风扇耐磨衬条的前端相配合的连接部分形成了基本上光滑的、连续的内表面62。同样地，环形隔音板与前缘60紧密配合，优选为气密配合的连接部分形成了基本上光滑的、连续的内表面62。因此，风扇叶片22前的内表面62空气动力性良好(aerodynamically clean)而且基本上没有间断。内表面62的这一空气动力性良好的部分降低了发动机总成中的突起物阻力，从而减少空气流过机舱26前部时产生的噪音。
参考图2，如上所述，环形隔音板46从入口部分34的一点延伸到主部分38的前端，从而使主隔板42被环形隔音板46覆盖。在优选实施例中，环形隔音板46从入口部分34前部的点延伸到位于风扇叶片表面22a之前的主部分38的前部中的点。即，环形隔音板46从入口部分34前部的一点，例如点A(如图1所示)，延伸到主隔板42和叶片表面22a之间的主部分38上的点，例如点B。
现在参考图3，在另一优选实施例中，环形隔音板46从入口部分34前部延伸到主部分38的前部的一点，其邻近并与风扇叶片表面22a基本上持平。即，环形隔音板46从入口部分34前部的一点，例如点A(如图1所示)，延伸到主部分38上邻近并与风扇叶片表面22a持平的点，例如点B’。
参考图2，覆盖主隔板42，并结合环形隔音板46与前唇60和发动机风扇机匣声波衬垫58之间的气密配合，基本上消除了风扇组件18的前部的内表面62的部分中的多个泄漏路径。即，穿过主隔板42的泄漏路径和前后缘46a、46b处的泄漏路径被基本上被消除。这是因为环形隔音板46是覆盖主隔板42的单片隔音板，而且与前唇60和声波衬垫58基本上气密配合。因此，穿过这种泄漏路径逸出到发动机总成10的外部环境中的空气和噪音被基本上消除。
在优选实施例中，为进一步确保与发动机风扇机匣声波衬垫58的气密配合，后密封件66被包括在尾缘46a和发动机风扇机匣声波衬垫58之间。可选择地，后密封件66被包括在尾缘46a和发动机风扇耐磨衬条之间。后密封件66形成了围绕环形隔音板46的尾缘46a的有效气封。类似地，前密封件70(如图1所示)被包括在前缘46b和前唇60之间，从而形成围绕环形隔音板46的前缘46b的有效气封。密封件66和70可以由任何合适的密封材料构造，例如橡胶或硅树脂。在备选优选实施例中，采用堵缝(caulk)来形成环形隔音板46和发动机风扇机匣声波衬垫58、前唇60之间的有效气封。
风扇机匣和风扇叶片包容结构56适于包容各种发动机故障。例如，如果发动机零件故障或断裂飞出，飞出的发动机碎片包容在机舱26内而防止撞击损坏飞机的其他零件。在优选实施例中，环形隔音板46和机舱26的内壁54形成一体，从而使风扇机匣和风扇叶片包容结构56的功能性、有效性和完整性得到维持而不会受到损坏。
将环形隔音板46构造成整体的，即单片板，使得环形隔音板46可被调整，从而匹配发动机和风扇组件的噪音特性。即，环形隔音板46可设定与噪音特性，即发动机和/或风扇组件的噪音波长、波幅和模式，相匹配。匹配噪音特性可衰减或基本上消除具有特定波长、波幅和模式的噪音，这更有效地减少了发动机和风扇组件产生的发动机10的外界能听到的噪音。例如，匹配噪音特性可减少机场周围人们能听到的发动机噪音。现有隔音技术中任何合适的方法都可以调整环形隔音板46。例如，通过调整面板开孔面积，即增加或减少环形隔音板46内表面面积，环形隔音板46可被调整至与发动机和/风扇组件的噪音特征相匹配。可选择地，可通过调整环形隔音板46中声学穿孔(未示出)的深度、模式和数量来调谐环形隔音板46。此外，环形隔音板46可以通过调整可包括在环形隔音板46中的隔墙(图中未示出)的外形来调整，从而匹配发动机和/或风扇组件的噪音特性。此外，环形隔音板46还可以通过调整环形隔音板46的核心深度，即厚度t来进行调整。
本发明的发动机总成10采用整体式环形隔音板46来加强飞机发动机入口噪音的衰减。环形隔音板46是单片的隔音板，它从入口部分34开始穿过主隔板42并进入主部分38。环形隔音板46穿过主隔板42并延伸到主部分38基本上消除了多数噪音能通过的泄漏路径。此外，环形隔音板46一体形成入内壁62，该内壁具有进一步消除泄漏路径的基本上气密的密封件。此外，环形隔音板的整体式设计提供了明显更大的隔音面积，该面积可被调整以匹配特定发动机14和/或风扇组件18的噪音特性。本发明的整体式环形隔音板46的其他优点还包括减少发动机入口声学处理的复杂性，减小声学处理的重量，保持发动机机匣和风扇叶片包容结构56的完整性和功能性，降低突出物的阻力并且减少人力物力。
虽然已根据各种特定实施例对本发明进行描述，但是本领域技术人员应该认识到，可在权利要求书的精髓和范围内对本发明进行改进。

Claims (28)

1、一种适于消除噪音的飞机发动机总成，所述发动机总成包括：
机舱，包括入口部分，该部分与用于将发动机和风扇组件支撑在机舱中的主部分相连接；和
单片环形隔音板，该板形成所述机舱的内壁的一段，其中，所述环形隔音板从所述入口部分的前部延伸到所述主部分的前部。
2、根据权利要求1所述的发动机总成，其中，所述环形隔音板从所述入口部分的前部延伸到所述主部分的前部，从而使所述入口部分与所述主部分之间的连接部分被所述环形隔音板覆盖。
3、根据权利要求2所述的发动机总成，其中，所述环形隔音板从所述入口部分的前部延伸到位于包括在所述风扇组件中的风扇的表面之前的主部分的前部的点。
4、根据权利要求2所述的发动机总成，其中，所述环形隔音板从所述入口部分的前部延伸至与包括在所述风扇组件中的风扇的表面持平的主部分的前部的点。
5、根据权利要求1所述的发动机总成，其中，所述环形隔音板一体形成入所述机舱的内壁，从而形成所述风扇组件之前的一部分机舱的空气动力性良好、没有断点的内表面，由此减少所述发动机总成内的突出物的阻力。
6、根据权利要求1所述的发动机总成，其中，所述环形隔音板一体形成入所述机舱的内壁，从而基本上消除了多数泄漏路径。
7、根据权利要求1所述的发动机总成，其中，所述环形隔音板一体形成入所述机舱的内壁，从而保持所述机舱主部分中包含的风扇叶片包容结构的功能性。
8、根据权利要求1所述的发动机总成，其中，所述发动机总成还包括所述环形隔音板的尾缘与发动机风扇声波衬垫(liner)和发动机风扇耐磨衬条中的一个之间的后密封件，由此围绕所述环形隔音板的尾缘形成气密密封。
9、根据权利要求8所述的发动机总成，其中，所述发动机总成还包括在所述环形隔音板的前缘与所述入口部分的唇部的后缘之间的前密封件，由此围绕所述环形隔音板的前缘形成气密密封。
10、根据权利要求1所述的发动机总成，其中，所述环形隔音板是可调整的，从而匹配所述发动机和所述风扇组件中的至少一个的噪音特性。
11、一种减弱由飞机发动机总成产生的噪音的方法，所述方法包括：
利用与发动机总成机舱的内壁形成一体的整体式环形隔音板吸收包括在所述发动机总成中的发动机和风扇组件中的至少一个所产生的噪音；并且
利用所述整体式环形隔音板，基本上消除了所述风扇组件之前的一部分机舱中的多数泄漏路径。
12、根据权利要求11所述的方法，其中，利用所述环形隔音板吸收噪音包括将所述环形隔音板一体形成入所述内壁，从而使所述环形隔音板从所述机舱的入口部分的前部延伸到所述机舱的主部分的前部。
13、根据权利要求12所述的方法，其中，将所述环形隔音板一体形成入所述内壁包括将所述环形隔音板一体形成入所述内壁，从而使所述环形隔音板从所述入口部分的前部延伸到位于包括在所述风扇组件中的风扇的表面之前的主部分的前部中的点。
14、根据权利要求12所述的方法，其中，将所述环形隔音板一体形成入所述内壁包括将所述环形隔音板一体形成入所述内部，从而使所述环形隔音板从所述入口部分的前部延伸到与包括在所述风扇组件中的风扇的表面持平的主部分的前部的点。
15、根据权利要求11所述的方法，其中，基本上消除所述风扇组件之前的一部分机舱中的多数泄漏路径包括将所述环形隔音板一体形成入所述内壁，从而使所述入口部分与所述主部分之间的主隔板被所述环形隔音板覆盖。
16、根据权利要求11所述的方法，其中，利用所述环形隔音板吸收噪音包括将所述环形隔音板一体形成入所述机舱的内壁，从而形成所述风扇组件之前的一部分机舱的空气动力性良好、没有断点的内表面，由此减少所述发动机总成内的突出物的阻力。
17、根据权利要求11所述的方法，其中，基本上消除所述风扇组件之前的一部分机舱内的多数泄漏路径包括，利用定位在所述环形隔音板的尾缘与发动机风扇机匣声波衬垫和发动机风扇耐磨衬条中的一个的前缘之间的后密封件、围绕所述环形隔音板的尾缘形成气密密封。
18、根据权利要求11所述的方法，其中，基本上消除所述风扇组件之前的一部分机舱中的多数泄漏路径包括，利用位于在所述环形隔音板的前缘与所述入口部分的唇部的后缘之间的前密封件、围绕所述环形隔音板的前缘形成气密密封。
19、根据权利要求11所述的方法，其中，利用所述环形隔音板吸收噪音包括调整所述环形隔音板，从而匹配所述发动机和所述风扇组件的至少一个的噪音特性。
20、一种适于降低发动机噪音的飞机，所述飞机包括：
发动机总成，其中所述发动机总成包括：
机舱，包括入口部分，该部分在主隔板处连接于用于将发动机和风扇组件支撑在机舱中的主部分；和
一体形成入所述机舱的内壁中的单片环形隔音板，由此，所述环形隔音板从所述入口部分的前部延伸到所述主部分的前部，从而使所述主隔板被所述环形隔音板覆盖。
21、根据权利要求20所述的发动机总成，其中，所述环形隔音板一体形成入所述机舱的内壁中，从而形成所述风扇组件之前的一部分机舱的空气动力性良好、没有断点的内表面，由此减少所述发动机总成内的突出物的阻力。
22、根据权利要求20所述的发动机总成，其中，所述环形隔音板与所述机舱的内壁一体形成，从而基本上消除多数泄漏路径。
23、根据权利要求20所述的发动机总成，其中，所述环形隔音板与所述机舱的内壁一体形成，从而保持包括在所述机舱的主部分中的风扇叶片包容结构的整体性。
24、根据权利要求20所述的发动机总成，其中，所述发动机总成还包括所述环形隔音板的尾缘与在发动机风扇机匣声波衬垫和发动机风扇耐磨衬条中的一个的尾缘之间的后密封件，由此围绕所述环形隔音板的尾缘形成气密密封。
25、根据权利要求24所述的发动机总成，其中，所述发动机还包括在所述环形隔音板的前缘与所述入口部分的唇部的后缘之间的前密封件，由此围绕所述环形隔音板的前缘形成气密密封。
26、根据权利要求20所述的发动机总成，其中，所述环形隔音板从所述入口部分的前部延伸到包括在所述风扇组件中的风扇的表面之前的主部分的前部的点。
27、根据权利要求20所述的发动机总成，其中，所述环形隔音板从所述入口部分的前部延伸到与包括在所述风扇组件中的风扇的表面持平的主部分的前部的点。
28、根据权利要求20所述的发动机总成，其中，所述环形隔音板可被调整以匹配所述发动机和所述风扇组件中的至少一个的噪音特性。
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