DE2036487A1

DE2036487A1 - Device for soundproofing at the door! »Jet engines

Info

Publication number: DE2036487A1
Application number: DE19702036487
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl -Phys. 3000 Braun schweig P Lohmann
Original assignee: Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1970-07-23
Filing date: 1970-07-23
Publication date: 1972-02-03
Also published as: DE2036487B2

Description

Vorrichtung zur Schalldämpfung bei el'urbostrahltriebwerken Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schalldämpfung im Einlauf- und/oder Abgaskanal von Turbostrahltriebwerken. Device for soundproofing in el'urbo jet engines. The invention relates to a device for soundproofing in the inlet and / or exhaust duct of Turbojet engines.

tis ist bekannt, zur Schalldämpfung im Einlaufkanal von Strahltriebwerken Trennbleche oder ringförmige Kulissen anzuordnen, die mit dissipativen oder reaktiven Absorbern belegt sind. Diese Trennbleche oder kulissen erstrecken sich dabei im wesentlichen in Achsrichtung der Strömung. Mit derartigen, mit Absorbern belegten Trennblechen oder Kulissen läßt sich eine Schalldämpfung von 15 bis 20 dB erreichen. feine Dämpfung in dieser Größenordnung ist für die meisten Anwendungsfälle unzureichend.tis is known for soundproofing in the inlet duct of jet engines To arrange partition plates or ring-shaped scenes with dissipative or reactive Absorbers are occupied. These dividers or scenes extend in the essentially in the axial direction of the flow. With such, coated with absorbers Partition plates or baffles can achieve a sound attenuation of 15 to 20 dB. fine damping of this order of magnitude is insufficient for most applications.

aufgabe der Erfindung ist es, mit etwa dem gleichen konstruB-tiven Aufwand wie bei den bekannten tnordnungen eine wesentlich höhere Dämpfung des aus dem Einlauf bzw. dem Abgaskanal abgestrahlten Schalls zu erreichen.The object of the invention is to use approximately the same design Effort as with the known arrangements a significant higher To achieve damping of the sound emitted from the inlet or the exhaust duct.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß im Einlauf- und/oder im Abgaskanal des Triebwerks drallerzeugende Mittel vorgesehen sind, die einen im wesentlichen konstanten Drall über eine Länge von wenigstens 10; des Durchmessers des Kanals erzeugen.This object is achieved according to the invention in that in the inlet and / or swirl-generating means are provided in the exhaust duct of the engine, which a substantially constant swirl over a length of at least 10; the diameter of the channel.

Diese Anordnung von drallerzeugenden Mitteln im Einlauf- und/ oder Abgaskanal führt dazu, daß der im Triebwerk erzeugte Schall, der sich in Form ebener oder spiraliger Wellen ausbreitet, in seiner Ausbreitungsgescliwindikeit relativ zum strömenden Medium (Einlauf- bzw. Abgasströmung), in'der Wellenlänge und in der Moden-Grenzfrequenz derart verändert wird, daß eine erhebliche, ber das bekannte haß weit hinausgehende Dämpfung erzielt wird.This arrangement of swirl-generating means in the inlet and / or Exhaust duct leads to the fact that the sound generated in the engine, which is flat in shape or spiral waves, relative in its speed of propagation to the flowing medium (inlet or exhaust gas flow), in'der wavelength and in the Mode cutoff frequency is changed in such a way that a considerable, beyond the known hate far greater attenuation is achieved.

Wenn nach einem anderen Merkmal der Erfindung eine Drallänge entsprechend 25» des Durchmessers vorgesehen wird, ist ein Optimum mit einer theoretischen Dämpfung in der GröBenordnung von 40 dB zu erreichen0 Nach weiteren Merkmalen der Erfindung können zur Drallerzeugung sich über die Drallänge erstreckende Leitbleche vorgesehen sein, die zum Vermindern des Strömungswiderstandes vorsugsweise mit einer axialen Anströmkante und einer über ihre Länge sich verkleinernden Steigung versehen sind. Die Zaill der Leitbleche kann relativ klein sein und beispielsweise bei einem Einlaufdurohiesser von 1m bei zehn liegen. Zum Vermindern von Wirbelablösungen im Drallkern kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung koaxial im Einlauf ein Rohr vorgesehen werden.If according to another feature of the invention, a twist length accordingly 25 »of the diameter is provided, is an optimum with a theoretical damping to be achieved in the order of magnitude of 40 dB0 According to further features of the invention can provide guide plates extending over the length of the twist to generate twist be, to reduce the flow resistance, preferably with an axial Leading edge and a slope that decreases over its length are provided. The teeth of the baffles can be relatively small and, for example, in the case of an inlet Durohiesser from 1m to ten. To decrease Vortex shedding in the swirl core According to a further feature of the invention, a pipe can be provided coaxially in the inlet will.

Da anzunehmen ist, daß durch die besondere Anordnung des Leitblechs oder der Leitbleche im Einlauf die vom Triebwerk abgestrahlten Schallwellen weitgehend senkrecht auf die Oberflächen der Leitbleche auftreffen, werden diese nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zum Vermeiden von Schall-Reflelionen und Schall-Interferenzen in an sich bekannter Weise mit dissipativen und reaktiven Absorbern belegt. Zum Vergrößern der schalldämpfenden Fläche können weiterhin in an sich bekannter Weise zusätzliche, mit dissipativen und reaktiven Absorbern belegte ringförmige Flächen vorgesehen sein.It can be assumed that due to the special arrangement of the baffle or the baffles in the inlet largely absorb the sound waves emitted by the engine hit the surfaces of the baffles perpendicularly, these are after a Another feature of the invention for avoiding sound reflections and sound interference covered in a manner known per se with dissipative and reactive absorbers. To the You can continue to enlarge the sound-absorbing surface in a manner known per se additional ring-shaped surfaces covered with dissipative and reactive absorbers be provided.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, in der unter Bezug auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen erläutert werden.Further features of the invention emerge from the description below in which, with reference to the drawings, several embodiments of the invention will be explained in detail.

Figur 1 zeigt den Längsschnitt eines Triebwerks mit eingebauten Leitblechen.Figure 1 shows the longitudinal section of an engine with built-in baffles.

Figur 2 zeigt unterschiedliche Anordnungen von mit Absorbern belegten Leitblechen im Schnitt.Figure 2 shows different arrangements of coated with absorbers Guide plates in section.

Figur 3 zeigt die Leitwirkung eines spiralförmigen Leitbleches.Figure 3 shows the guiding effect of a spiral-shaped guide plate.

Figur 4 zeigt unterschiedliche Anordnungen der Leitbleche und I'.ulissen im Einlauf.Figure 4 shows different arrangements of the baffles and l'.ulissen in the enema.

In Figur 1 ist ein Gebläsetriebwerk dargestellt, bei dem im Einlauf 2 eines in einer Ummantelung 3 laufenden Verdichtera oder Gebläses 7 ein Leitblech 1 angeordnet ist, das die Länge H und den Durchmesser D besitzt. Ähnliche Leitbleche 8 sind im Auslaßkanal des Gebläses 7 und im Abgaskanal des Triebwerks 9 angeordnet. Das am Eintritt 5 in den Einlauf strömende Gas verläßt den Austritt 6 als spiralförmige, drallbehaftete Strömung (Pfeile) und gelangt so zu einem Rotor 7 oder einem Stator, der als Schallquelle wirkt. Der Drehsinn der Spiralströmen; ist dem Drehsinn des Rotors gleich- oder enOgegengerichtet, Jenachdem, ob die Strömung in den Einlauf strömt oder den Abgaskanal verläßt. Vorzugsweise ist die Oberfläche des Leitblechs mit schallschluckendem Material 4 belegt. Die Steigung des Leitblechs ist innerhalb der Gänze H eine veränderliche Größe, da der Wellenausbreitungsvektor einer großen Zahl ebener und spiralförmiger Schallwellen mindestens einmal senkrecht auf eine echalleehluckende Wandfläche auftreffen soll.In Figure 1, a fan engine is shown in which in the inlet 2 of a compressor or fan 7 running in a casing 3, a guide plate 1 is arranged, which has the length H and the diameter D. Similar baffles 8 are arranged in the outlet duct of the fan 7 and in the exhaust duct of the engine 9. The gas flowing into the inlet at inlet 5 leaves outlet 6 as a spiral, swirled flow (arrows) and thus arrives at a rotor 7 or a stator, which acts as a sound source. The sense of rotation of the spiral currents; is the direction of rotation of the Rotors in the same direction or in opposite directions, depending on whether the flow is in the inlet flows or leaves the exhaust duct. Preferably the surface of the baffle is covered with sound-absorbing material 4. The slope of the baffle is within the whole H is a variable quantity, since the wave propagation vector is a large one Number of plane and spiral sound waves at least once perpendicular to one echo-luking wall surface should hit.

Zusätzlich können schallabsorbierende ringförmige Kulissen in bekannter Weise eingebaut werden, mit denen die schalldämpfende Oberfläche im Einlauf vergrößert wird. Dadurch wird eine optimale Schalldämpfung erreicht. Die Mantelflächen des Einlaufs, die Leitbleche und die ringförmigen Kulissen werden so mit reaktiven und/oder dissipativen Absorbern 4 ausgekleidet, daß der Betrag der reflektierten Anteile des Schalls zu einem Minimum wird.In addition, sound-absorbing ring-shaped scenes can be used in well-known Ways to be installed with which the sound-absorbing surface in the inlet is enlarged will. This achieves optimal sound absorption. The outer surfaces of the Inlet, the baffles and the annular scenes are so with reactive and / or dissipative absorbers 4 lined that the amount of the reflected fractions the sound becomes a minimum.

In Figur 2 sind die drei möglichen Typen des schalldämpfenden Materials dargestellt: a) dissipativer Absorber b) reaktiver Absorber und c) Breitbaddabsorber in Form einer Kombination von (a) und (b) In Figur 3 ist die Abwicklung der äußeren Rotor- und Leitbleche kontur 7 bzw. 8 dargestellt. Die Einlaufströmung nimmt bei entsprechender Anpassung der Rotorschaufeln annähern den geseichneten Verlauf W an. VO bzw. V ist die Einlaufströmung vor bzw.In Figure 2 are the three possible types of sound absorbing material shown: a) dissipative absorber b) reactive absorber and c) wide bath absorber in the form of a combination of (a) and (b) In Figure 3, the development is the outer Rotor and guide plates contour 7 and 8 shown. The inlet flow increases more appropriate Adjustment of the rotor blades approach the graphed Course W on. VO or V is the inlet flow in front of or

hinter dem Leitblech und W die Relativgeschwindigkeit. U ist die Blattspitzengeschwindigkeit der Rotorschaufeln.behind the baffle and W is the relative speed. U is the blade tip speed of the rotor blades.

In Figur 4 sind schematisch verschiedene Variationsmöglichkeiten der Lehre der Erfindung dargestellt. Von links nach rechts nimmt die Zahl der Leitbleche 1 innerhalb des Einlauf bzw. Abgaskanals 5 zu. Die Vergrößerung der Zahl der drallerzeugenden Leitbleche führt zu einer Verkürzung der Baulänge H.In Figure 4, various possible variations of the Teaching of the invention shown. From left to right the number of baffles increases 1 within the inlet or exhaust duct 5 to. The increase in the number of swirl-generating Baffles lead to a shortening of the overall length H.

Von oben nach unten sind Einlauf bzw. Abgaskanäle mit einer wachsenden Zahl zusätzlich eingebauter ringförmiger Kulissen 10 dargestellt. Durch die ringförmigen Kulissen wird die schallschluckende Oberfläche vergrößert. Die Anordnung wenig stens einer ringförmigen Kulisse 10 im Zentrum, wie sie in der zweiten Reihe der Figur 4 dargestellt ist und in der selbst keine drallerzeugenden Leitbleche angeordnet sind, hat zusätzlich den Vorteil, daß Wirbel im Zentrum des Dralls vermieden werden. Die Zahl der Beispiele ließe sich beliebig innerhalb des erläuterten Schemas fortsetzen.From top to bottom are inlet or exhaust ducts with a growing Number of additionally built-in annular scenes 10 shown. Through the annular The sound-absorbing surface is enlarged. The arrangement little least an annular backdrop 10 in the center, as in the second row of the figure 4 is shown and in which no swirl-generating baffles themselves are arranged has the additional advantage that eddies in the center of the swirl are avoided. The number of examples can be continued as desired within the scheme explained.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Device for soundproofing in the inlet and / or outlet channel of turbojet engines, characterized in that in the inlet andZor in the exhaust duct of the engine swirl-generating means are provided, the one in the weseitlichen constant twist over a length of at least 10Jo of the diameter of the duct produce.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the swirl-generating Means a substantially constant twist over a preferably 25% of the channel diameter generate the appropriate length.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that baffles extending over the length of the twist are provided for generating swirl.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that at one Inlet diameter of 1 m, ten baffles evenly distributed around the circumference are provided.

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the baffles have an axial leading edge and one over their length own decreasing slope

6. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that to reduce vortex shedding in the swirl core Tube is arranged.

7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that that to avoid sound reflections and sound interference, the baffles are covered in a manner known per se with dissipative and reactive absorbers.

8. Apparatus according to claim 7, characterized gejs: indicates that for Enlarge the sound-absorbing surface in a known manner, the inner wall of the inlet jacket and / or exhaust jacket as well as additional, ring-shaped surfaces are covered with dissipative and reactive absorbers in the inlet and / or exhaust gas duct.